Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

int ia[] = {0,2,4,6,8}; // массив из 5 элементов типа int

int last = *(ia + 4);   // ok: инициализирует last значением

                        // ia[4], т.е. 8

last = *ia + 4;         // last = 4, эквивалент ia[0] + 4

Если необходим доступ к элементу в области ia+4, то круглые скобки вокруг сложения необходимы. Без круглых скобок сначала группируется часть *ia, а к полученному значению добавляется 4.

Наиболее популярный случай, когда порядок имеет значение, — это выражения ввода и вывода. Как будет продемонстрировано в разделе 4.8, операторы ввода и вывода имеют левосторонний порядок. Этот порядок означает, что можно объединить несколько операций ввода и вывода в одном выражении.

cin >> v1 >> v2; // читать в v1, а затем в v2

В таблице раздела 4.12 перечислены все операторы, организованные по сегментам. У операторов в каждом сегменте одинаковый приоритет, причем сегменты с более высоким приоритетом расположены выше. Например, префиксный оператор инкремента и оператор обращения к значению имеют одинаковый приоритет, который выше, чем таковой у арифметических операторов. Таблица содержит ссылки на разделы, где описан каждый из операторов. Многие из этих операторов уже применялось, а большинство из остальных рассматривается в данной главе. Подробней некоторые из операторов рассматриваются позже.

Упражнения раздела 4.1.2

Упражнение 4.1. Какое значение возвратит выражение 5 + 10 * 20/2?

Упражнение 4.2. Используя таблицу раздела 4.12, расставьте скобки в следующих выражениях, чтобы обозначить порядок группировки операндов:

(а) * vec.begin() (b) * vec.begin() + 1

4.1.3. Порядок вычисления

Приоритет определяет группировку операндов. Но он ничего не говорит о порядке, в котором обрабатываются операнды. В большинстве случаев порядок не определен. В следующем выражении известно, что функции f1() и f2() будут вызваны перед умножением:

int i = f1() * f2();

В конце концов, умножаются именно их результаты. Тем не менее нет никакого способа узнать, будет ли функция f1() вызвана до функции f2(), или наоборот.

Для операторов, которые не определяют порядок вычисления, выражение, пытающееся обратиться к тому же объекту и изменить его, было бы ошибочным. Выражения, которые действительно так поступают, имеют непредсказуемое поведение (см. раздел 2.1.2). Вот простой пример: оператор << не дает никаких гарантий в том, как и когда обрабатываются его операнды. В результате следующее выражение вывода непредсказуемо:

int i = 0;

cout << i << " " << ++i << endl; // непредсказуемо

Непредсказуемость этой программы в том, что нет никакой возможности сделать выводы о ее поведении. Компилятор мог бы сначала обработать часть ++i, а затем часть i, тогда вывод будет 1 1. Но компилятор мог бы сначала обработать часть i, тогда вывод будет 0 1. Либо компилятор мог бы сделать что-то совсем другое. Поскольку у этого выражения неопределенное поведение, программа ошибочна, независимо от того, какой код создает компилятор.

Четыре оператора действительно гарантируют порядок обработки операндов. В разделе 3.2.3 упоминалось о том, что оператор логического AND (&&) гарантирует выполнение сначала левого операнда. Кроме того, он гарантирует, что правый операнд обрабатывается только при истинности левого операнда. Другими операторами, гарантирующими порядок обработки операндов, являются оператор логического OR (||) (раздел 4.3), условный оператор (? :) (раздел 4.7) и оператор запятая (,) (раздел 4.10).

Порядок вычисления, приоритет и порядок операторов

Порядок вычисления операндов не зависит от приоритета и порядка операторов. Рассмотрим следующее выражение:

f() + g() * h() + j()

• Приоритет гарантирует умножение результатов вызова функций g() и h().

• Порядок гарантирует добавление результата вызова функции f() к произведению g() и h(), а также добавление результата сложения к результату вызова функции j().

• Однако нет никаких гарантий относительно порядка вызова этих функций.

Если функции f(), g(), h() и j() являются независимыми и не влияют на состояние тех же объектов или выполняют ввод и вывод, то порядок их вызова несуществен. Но если любые из этих функций действительно воздействуют на тот же объект, то выражение ошибочно, а его поведение непредсказуемо.

Упражнения раздела 4.1.3

Упражнение 4.3. Порядок вычисления большинства парных операторов оставляется неопределенным, чтобы предоставить компилятору возможность для оптимизации. Эта стратегия является компромиссом между созданием эффективного кода и потенциальными проблемами в использовании языка программистом. Полагаете этот компромисс приемлемым? Кто-то да, кто- то нет.

Совет. Манипулирование составными выражениями

При написании составных выражений могут пригодиться два эмпирических правила.

1. В сомнительных случаях заключайте выражения в круглые скобки, чтобы явно сгруппировать операнды в соответствии с логикой программы.

2. При изменении значения операнда не используйте этот операнд в другом месте того же оператора.

Важнейшим исключением из второго правила является случай, когда часть выражения, изменяющая операнд, сама является операндом другой части выражения. Например, в выражении *++iter инкремент изменяет значение итератора iter, а измененное значение используется как операнд оператора *. В этом и подобных выражениях порядок обработки операндов не является проблемным. Но в больших выражениях те части, которые изменяют операнд, должны обрабатываться в первую очередь. Такой подход не создает никаких проблем и применяется достаточно часто.

4.2. Арифметические операторы

Таблица 4.1. Арифметические операторы

(левосторонний порядок)

Оператор Действие Применение + Унарный плюс + выражение - Унарный минус - выражение * Умножение выражение * выражение / Деление выражение / выражение % Остаток выражение % выражение + Сложение выражение + выражение - Вычитание выражение - выражение

В табл. 4.1 (и таблицах операторов последующих разделов) операторы сгруппированы по приоритету. Унарные арифметические операторы имеют более высокий приоритет, чем операторы умножения и деления, которые в свою очередь имеют более высокий приоритет, чем парные операторы вычитания и сложения. Операторы с более высоким приоритетом группируются перед операторами с более низким приоритетом. Все эти операторы имеют левосторонний порядок, т.е. при равенстве приоритетов они группируются слева направо.

Если не указано иное, то арифметические операторы могут быть применены к любому арифметическому типу (см. раздел 2.1.1) или любому типу, который может быть преобразован в арифметический тип. Операнды и результаты этих операторов являются r-значениями. Как упоминается в разделе 4.11, в ходе вычисления операторов их операнды малых целочисленных типов преобразуются в больший целочисленный тип и все операнды могут быть преобразованы в общий тип.

Унарные операторы плюс и минус могут быть также применены к указателям. Использование парных операторов + и - с указателями рассматривалось в разделе 3.5.3. Будучи примененным к указателю или арифметическому значению, унарный плюс возвращает (возможно, преобразованную) копию значения своего операнда.