🗊Презентация Выражения языка С

Выражения языка С лекция 4

План лекции Классы, приоритеты и ассоциативность операций языка Си Выражения l-value Порядок вычисления выражений, точки следования, побочные эффекты Выражения и подвыражения Неявные преобразования типов

Обзор операций языка Си 1/3 Операции Си делятся на 5 классов по числу и расположению аргументов Запись одной операции состоит из одной или нескольких лексем

Обзор операций языка Си 2/3 Операции связываются с аргументами по возрастанию своих приоритетов Приоритеты задаются целыми числами

Обзор операций языка Си 3/3 Ассоциативность бинарных операций задает расстановку скобок в выражениях, содержащих операции одного приоритета Левоассоциативные -- слева направо Правоассоциативные -- справа налево Операции языка Си одного приоритета имеют одинаковую ассоциативность Иначе расстановка скобок неоднозначна

Приоритеты операций в языке Си

Приоритеты операций в языке Си

Приоритеты операций в языке Си

Первичные выражения Идентификатор переменной или функции Константа Строковый литерал (является lvalue) Выражение, взятое в круглые скобки

Доступ к элементу массива A[k] A

Выражения и подвыражения <выражение>::= <выражение-присваивания> | <выражение> ',' <выражение-присваивания> <выражение-присваивания> ::= <условное-выражение> | <унарное-выражение> <оператор-присваивания> <выражение-присваивания> <оператор-присваивания>::= '=' | '*=' | '/=' | '%=' | '+=' | '-=' | '<<=' | '>>=' | '&=' | '^=' | '|='

Выражения и подвыражения <условное-выражение> ::= <логическое-ИЛИ-выражение> | <логическое-ИЛИ-выражение> '?' <выражение> ':' <условное-выражение> <константное-выражение> ::= <условное-выражение> <логическое-ИЛИ-выражение>::= <логическое-И-выражение> | <логическое-ИЛИ-выражение> '||' <логическое-И-выражение>

Выражения и подвыражения <логическое-И-выражение>::= <ИЛИ-выражение> | <логическое-И-выражение> '&&' <ИЛИ-выражение> <ИЛИ-выражение>::= <исключающее-ИЛИ-выражение> | <ИЛИ-выражение> '|' <исключающее-ИЛИ-выражение> <исключающее-ИЛИ-выражение>::= <И-выражение> | <исключающее-ИЛИ-выражение> '^' <И-выражение>

Выражения и подвыражения <И-выражение>::= <выражение-равенства> | <И-выражение> '&' <выражение-равенства> <выражение-равенства>::= <выражение-отношения> | <выражение-равенства> '==' <выражение-отношения> | <выражение-равенства> '!=' <выражение-отношения>

Выражения и подвыражения <выражение-отношения>::= <сдвиговое-выражение> | <выражение-отношения> '<' <сдвиговое-выражение> | <выражение-отношения> '>' <сдвиговое-выражение> | <выражение-отношения> '<=' <сдвиговое-выражение> | <выражение-отношения> '>=' <сдвиговое-выражение>

Выражения и подвыражения <сдвиговое-выражение>::= <аддитивное-выражение> | <сдвиговое-выражение> '>>' <аддитивное-выражение> | <сдвиговое-выражение> '<<' <аддитивное-выражение> <аддитивное-выражение>::= <мультипликативное-выражение> | <аддитивное-выражение> '+' <мультипликативное-выражение> | <аддитивное-выражение> '-' <мультипликативное-выражение>

Выражения и подвыражения <мультипликативное-выражение>::= <выражение-приведенное-к-типу> | <мультипликативное-выражение> '*' <выражение-приведенное-к-типу> | <мультипликативное-выражение> '/' <выражение-приведенное-к-типу> | <мулътипликативное-выражение> '%' <выражение-приведенное-к-типу>

Выражения и подвыражения <выражение-приведенное-к-типу>::= <унарное-выражение> | '(' <имя-типа> ')' <выражение-приведенное-к-типу> <унарное-выражение>::= <постфиксное-выражение> | '++' <унарное-выражение> | '--' <унарное-выражение> | <унарный-оператор> <выражение-приведенное-к-типу> | 'sizeof' <унарное-выражение> | 'sizeof' '(' <имя-типа> ')' <унарный-оператор>::= '&' | '*' | '+' | '-' | '~' | '!'

Выражения и подвыражения <постфиксное-выражение>::= <первичное-выражение> | <постфиксное-выражение> '[' <выражение> ']' | <постфиксное-выражение> '(' [<список-аргументов-выражений>] ')' | <постфиксное-выражение> '.' <идентификатор> | <постфиксное-выражение> '->' <идентификатор> | <постфиксное-выражение> '++' | <постфиксное-выражение> '--'

Выражения и подвыражения <первичное-выражение>::= <идентификатор> | <константа> | <строка> | '(' <выражение> ')'

Выражения и подвыражения <константа>::= <целая-константа> | <символьная-константа> | <константа-с-плавающей-точкой> | <константа-перечисление>

Выражения и подвыражения <список-аргументов-выражений>::= <выражение-присваивания> | <список-аргументов-выражений> ',' <выражение-присваивания>

Выражения и подвыражения Классы, приоритеты и ассоциативность операций языка Си Далее Выражения l-value Порядок вычисления выражений, точки следования, побочные эффекты Неявные преобразования типов

Выражения l-value Ошибка или нет: (A[i] < A[j] ? A[i] : A[j]) = 1 // min(A[i], A[j]) заменить на 1 A[ A[i] < A[j] ? i : j ] = 1 Выражения языка Си, значениям которых гарантированно соответствует ячейка памяти, называются l-value Значениям, которые хранятся только в регистрах процессора, не соответствует никакая ячейка памяти Только 5 видов выражений в языке Си являются l-value – см. след. слайд Остальные виды выражений – не l-value

Выражения l-value l-value получаются при следующих операциях Доступ к значению переменной Доступ через указатель * Доступ к элементу массива a[k] Доступ к полю структуры или объединения student.name Доступ к полю структуры или объединения через указатель pstudent->name Все остальные операции дают выражения, не являющиеся l-value

Выражения l-value Операции, требующие l-value Левый аргумент во всех видах присваивания =, += и т.п. Взятие адреса & Префиксные и постфиксные ++ и --

Выражения l-value Пример 1 int x; x = 2; // x – l-value int A[10]; A[5] = 5+x; // A[5] – l-value, 5+x – не l-value Пример 2 int x, y; (x < y ? x : y) = 1; // ошибка, т.к. (x < y ? x : y) не l-value *(x < y ? &x : &y) = 1; // ОК, т.к. *(x < y ? &x : &y) – l-value Пример 3 (A[i] < A[j] ? A[i] : A[j]) = 1; // ошибка A[ A[i] < A[j] ? i : j ] = 1; // ОК

Точки следования, побочные эффекты Побочный эффект вычисления выражения – это факт изменения содержимого ячеек памяти в процессе вычисления выражения Присваивание x = 1; Сложный побочный эффект i = 0; A[i++] = i++; // чему равно i – 0 или 1? В каком порядке выполнятся = и ++?

Точки следования, побочные эффекты Точка следования (sequence point) -- точка программы, в которой гарантируется, что все побочные эффекты предыдущих вычислений уже проявились, а побочные эффекты последующих ещё отсутствуют

Точки следования, побочные эффекты Между вычислением левого и правого аргументов в операциях &&, || и , (запятая) Между вычислением первого и второго или третьего аргументов в операции ?: В конце всего выражения Перед входом в вызываемую функцию В объявлении с инициализацией на момент завершения вычисления инициализирующего значения В остальном порядок выполнения операций определяет компилятор

Точки следования, побочные эффекты Пример 1 while (*p++ != 0 && *q++ != 0) *p = *q; Все побочные эффекты *p++ != 0 проявятся до начала вычисления *q++ != 0 Правило 1 Все побочные эффекты *p++ != 0 и *q++ != 0 проявятся до начала вычисления *p = *q Правило 3 Что делает этот цикл while?

Точки следования, побочные эффекты Пример 2 int A[3] = {1,0,2}, *p = A; int a = (*p++) ? (*p++) : 0; // чему равно a? Точка следования находится после первого *p++ p уже увеличена на 1 при вычислении второго *p++

Точки следования, побочные эффекты Пример 3 int i = 0, j = i++, k = i++; int x = f(i++) + g(j++) + h(k++); Каждая из переменных i, j и k принимает новое значение перед входом в f, g и h соответственно Порядок вызова функций f(), g(), h() неопределён Порядок инкремента i, j, k неопределён Если i, j и k – глобальные переменные, то значения j и k неопределены внутри f, значения i и k неопределены внутри g, значения i и j неопределены внутри h

Неявные преобразования типов Над числами Над указателями Других нет

Неявные преобразования чисел Если какой-либо из аргументов имеет тип long double, то другой приводится к long double В противном случае, если какой-либо из аргументов имеет тип double, то другой приводится к double В противном случае, если какой-либо из аргументов имеет тип float, то другой приводится к float В противном случае для обоих аргументов осуществляется целочисленное повышение; затем, если один из аргументов имеет тип unsigned long int, той другой преобразуется в unsigned long int В противном случае, если один из аргументов принадлежит типу long int, а другой -- unsigned int, то результат зависит от того, покрывает ли long int все значения unsigned int Если это так, то unsigned int приводится к long int Если нет, то оба аргумента преобразуются в unsigned long int В противном случае, если один из аргументов имеет тип long int, то другой приводится к long int В противном случае, если один из аргументов -- unsigned int, то другой приводится к unsigned int В противном случае оба аргумента имеют тип int Подробно о каждом преобразовании см. след. слайды

Неявные преобразования чисел Целочисленное повышение Значения типов enum, signed char, short int, unsigned char, unsigned short int автоматически преобразуются в int (если значение представимо как int) или в unsigned int (в противном случае) Для всех известных компиляторов enum, char, short int представимы как int

Неявные преобразования чисел Целочисленные преобразования из типа со знаком ST в тип без знака UT Если sizeof(ST) == sizeof(UT), то битовое представление не меняется Если sizeof(ST) < sizeof(UT), то битовое представление со знаком дополняется старшими нулями Если sizeof(ST) > sizeof(UT), то старшие разряды отбрасываются Целочисленные преобразования из типа без знака UT в тип со знаком ST Если sizeof(ST) >= sizeof(UT), то битовое представление не меняется Если sizeof(ST) < sizeof(UT), то результат зависит от компилятора

Неявные преобразования чисел Преобразования целые <--> числа с плавающей точкой С плавающей точкой --> целое Дробная часть отбрасывается int x = (int)1.25; // x == 1 Если полученное значение выходит из диапазона целого типа, то результат неопределен int x = (int)1e20; // рез-т неопределён Целое --> с плавающей точкой Если целое входит в диапазон типа с плавающей, но представляется неточно, то одно из двух ближайших значений с плавающей Если выходит из диапазона типа с плавающей, то результат неопределен

Неявные преобразования чисел Преобразования чисел с плавающей точкой из типа F1 в F2 Если sizeof(F1) <= sizeof(F2), то значение не меняется (но может измениться битовое представление) Если sizeof(F1) > sizeof(F2) и входит в диапазон F2, то одно из двух ближайших значений Если sizeof(F1) > sizeof(F2) и не входит в диапазон F2, то неопределено

Неявные преобразования указателей В операциях присваивания и сравнения целочисленное константное выражение со значением 0 автоматически преобразуется в указатель любого типа Результатом преобразования 0 в указатель является NULL, отличный от всех остальных указателей NULL не соответствует ни одной ячейке памяти

Неявные преобразования указателей В операциях присваивания и сравнения указатель на значение типа T автоматически преобразуется в указатель на значение типа const T и на значение типа volatile T

Неявные преобразования указателей Указатель типа void * автоматически преобразуется к указателю любого типа Если результат подвергнуть явному обратному преобразованию, то мы получим прежний указатель Значение типа функция автоматически преобразуется к типу указатель на функцию Значение типа указатель на функцию автоматически преобразуется к типу функция

Явные преобразования указателей Для указателей допускаются и другие преобразования, но в связи с ними возникает проблема зависимости результата от реализации. Эти преобразования должны быть специфицированы явным оператором преобразования типа или оператором приведения Указатель можно привести к целочисленному типу, достаточно большому для его хранения; требуемый размер зависит от реализации. Функция преобразования также зависит от реализации Объект целочисленного типа можно явно преобразовать в указатель. Если целое получено из указателя и имеет достаточно большой размер, это преобразование даст тот же указатель; в противном случае результат зависит от реализации Указатель на один тип можно преобразовать в указатель на другой тип. Если исходный указатель ссылается на объект, должным образом не выровненный по границам слов памяти, то в результате может произойти ошибка адресации. Если требования на выравнивание у нового типа меньше или совпадают с требованиями на выравнивание первоначального типа, то гарантируется, что преобразование указателя в другой тип и обратно его не изменит; понятие "выравнивание" зависит от реализации, однако в любой реализации объекты типа char предъявляют минимальные требования на выравнивание. Указатель может быть преобразован в другой указатель того же типа с добавлением или удалением квалификаторов того типа объекта, на который этот указатель показывает. Новый указатель, полученный добавлением квалификатора, имеет то же значение, но с дополнительными ограничениями, внесенными новыми квалификаторами. Операция по удалению квалификатора у объекта приводит к тому, что восстанавливается действие его начальных квалификаторов, заданных в объявлении этого объекта. Наконец, указатель на функцию может быть преобразован в указатель на функцию другого типа. Вызов функции по преобразованному указателю зависит от реализации; однако, если указатель еще раз преобразовать к его исходному типу, результат будет идентичен вызову по первоначальному указателю.

Заключение Выражения и подвыражения Классы, приоритеты и ассоциативность операций языка Си Выражения l-value Порядок вычисления выражений, точки следования, побочные эффекты Неявные преобразования типов