Выражения
Операторы, литералы и переменные — это все составляющие выражений. Вероятно, вы уже знакомы с выражениями по предыдущему опыту программирования или из школьного курса алгебры. В следующих разделах мы рассмотрим аспекты выражений, которые касаются их использования в языке C++.
Преобразование типов в выражениях
Если в выражении смешаны различные типы литералов и переменных, компилятор преобразует их к одному типу. Во-первых, все char- и short int-значения автоматически преобразуются (с расширением "типоразмера") к типу int. Этот процесс называется целочисленным расширением (integral promotion). Во-вторых, все операнды преобразуются (также с расширением "типоразмера") к типу самого большого операнда. Этот процесс называется расширением типа (type promotion), причем он выполняется по операционно. Например, если один операнд имеет тип int, а другой — long int, то тип int расширяется в тип long int. Или, если хотя бы один из операндов имеет тип double, любой другой операнд приводится к типу double. Это означает, что такие преобразования, как из типа char в тип double, вполне допустимы. После преобразования оба операнда будут иметь один и тот же тип, а результат операции — тип, совпадающий с типом операндов.
Рассмотрим, например, преобразование типов, схематически представленное на рис. 3.1. Сначала символ ch подвергается процессу "расширения" типа и преобразуется в значение типа int. Затем результат операции ch/i приводится к типу double, поскольку результат произведения f*d имеет тип double. Результат всего выражения получит тип double, поскольку к моменту его вычисления оба операнда будут иметь тип double.
Преобразования, связанные с типом bool
Как упоминалось выше, значения типа bool автоматически преобразуются в целые числа 0 или 1 при использовании в выражении целочисленного типа. При преобразовании целочисленного результата в тип bool нуль преобразуется в false, а ненулевое значение — в true. И хотя тип bool относительно недавно был добавлен в язык C++, выполнение автоматических преобразований, связанных с типом bool, означает, что его введение в C++ не имеет негативных последствий для кода, написанного для более ранних версий C++. Более того, автоматические преобразования позволяют C++ поддерживать исходное определение значений ЛОЖЬ и ИСТИНА в виде нуля и ненулевого значения. Таким образом, тип bool очень удобен для программиста.
Приведение типов
В C++ предусмотрена возможность установить для выражения заданный тип. Для этого используется операция приведения типов (cast). C++ определяет пять видов таких операций. В этом разделе мы рассмотрим только один из них, а остальные четыре описаны ниже в этой книге (после темы создания объектов). Итак, общий формат операции приведения типов таков:
(тип) выражение
Здесь элемент тип означает тип, к которому необходимо привести выражение. Например, если вы хотите, чтобы выражение х/2 имело тип float, необходимо написать следующее:
(float) х / 2
Приведение типов рассматривается как унарный оператор, и поэтому он имеет такой же приоритет, как и другие унарные операторы.
Иногда операция приведения типов оказывается очень полезной. Например, в следующей программе для управления циклом используется некоторая целочисленная переменная, входящая в состав выражения, результат вычисления которого необходимо получить с дробной частью.
#include <iostream>
using namespace std;
int main() /* Выводим i и значение i/2 с дробной частью.*/
{
int i;
for(i=1; i<=100; ++i )
cout << i << "/ 2 равно: " << (float) i / 2 << '';
return 0;
}
Без оператора приведения типа (float) выполнилось бы только целочисленное деление. Приведение типов в данном случае гарантирует, что на экране будет отображена и дробная часть результата.
Использование пробелов и круглых скобок
Любое выражение в C++ для повышения читабельности может включать пробелы (или символы табуляции). Например, следующие два выражения совершенно одинаковы, но второе прочитать гораздо легче.
х=10/у*(127/х);
х = 10 / у * (127/х);
Круглые скобки (так же, как в алгебре) повышают приоритет операций, содержащихся внутри них. Использование избыточных или дополнительных круглых скобок не приведет к ошибке или замедлению вычисления выражения. Другими словами, от них не будет никакого вреда, но зато сколько пользы! Ведь они помогут прояснить (для вас самих в первую очередь, не говоря уже о тех, кому придется разбираться в этом без вас) точный порядок вычислений. Скажите, например, какое из следующих двух выражений легче понять?
х = у/3-34*temp+127;
X = (у/3) - (34*temp) + 127;
Глава 4: Инструкции управления
В этой главе вы узнаете, как управлять ходом выполнения С++-программы. Существует три категории управляющих инструкций: инструкции выбора (if, switch), итерационные инструкции (состоящие из for-, while- и do-while-циклов) и инструкции перехода (break, continue, return и goto).
За исключением return, все остальные перечисленные выше инструкции описаны в этой главе.
Инструкция if
Инструкция if позволяет сделать выбор между двумя выполняемыми ветвями программы.
Инструкция if была представлена в главе 2, но здесь мы рассмотрим ее более детально. Полный формат ее записи таков.
if(выражение) инструкция;
else инструкция;
Здесь под элементом инструкция понимается одна инструкция языка C++. Часть else необязательна. Вместо элемента инструкция может быть использован блок инструкций. В этом случае формат записи if-инструкции принимает такой вид.
If(выражение)
{
последовательность инструкций
}
Else
{
последовательность инструкций
}
Если элемент выражение, который представляет собой условное выражение, при вычислении даст значение ИСТИНА, будет выполнена if-инструкция; в противном случае else-инструкция (если таковая существует). Обе инструкции никогда не выполняются. Условное выражение, управляющее выполнением if-инструкции, может иметь любой тип, действительный для С++-выражений, но главное; чтобы результат его вычисления можно было интерпретировать как значение ИСТИНА или ЛОЖЬ.
Использование if-инструкции рассмотрим на примере программы, которая представляет собой версию игры "Угадай магическое число". Программа генерирует случайное число и предлагает вам его угадать. Если вы угадываете число, программа выводит на экран сообщение одобрения ** Правильно **. В этой программе представлена еще одна библиотечная функция rand(), которая возвращает случайным образом выбранное целое число. Для использования этой функции необходимо включить в программу заголовок <cstdlib>.
// Программа "Угадай магическое число".
#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
Int main()
{
int magic; // магическое число
int guess; // вариант пользователя
magic = rand(); // Получаем случайное число.
cout << "Введите свой вариант магического числа: ";
cin >> guess;
if(guess == magic) cout << "** Правильно **";
return 0;
}
В этой программе для проверки того, совпадает ли с "магическим числом" вариант, предложенный пользователем, используется оператор отношения "==". При совпадении чисел на экран выводится сообщение ** Правильно **.
Попробуем усовершенствовать нашу программу и в ее новую версию включим else-ветвь для вывода сообщения о том, что предположение пользователя оказалось неверным.
// Программа "Угадай магическое число":
// 1-е усовершенствование.
#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
Int main()
{
int magic; // магическое число
int guess; // вариант пользователя
magic = rand(); // Получаем случайное число.
cout << "Введите свой вариант магического числа: ";
cin >> guess;
if(guess == magic) cout << "** Правильно **";
else cout << "...Очень жаль, но вы ошиблись.";
return 0;
}
Условное выражение
Иногда новичков в C++ сбивает с толку тот факт, что для управления if-инструкцией можно использовать любое действительное С++-выражение. Другими словами, тип выражения необязательно ограничивать операторами отношений и логическими операторами или операндами типа bool. Главное, чтобы результат вычисления условного выражения можно было интерпретировать как значение ИСТИНА или ЛОЖЬ. Как вы помните из предыдущей главы, нуль автоматически преобразуется в false, а все ненулевые значения— в true. Это означает, что любое выражение, которое дает в результате нулевое или ненулевое значение, можно использовать для управления if-инструкцией. Например, следующая программа считывает с клавиатуры два целых числа и отображает частное от деления первого на второе. Чтобы не допустить деления на нуль, в программе используется if-инструкция.
// Деление первого числа на второе.
#include <iostream>
using namespace std;
Int main()
{
int a, b;
cout << "Введите два числа: ";
cin >> a >> b;
if(b) cout << a/b << '';
else cout << "На нуль делить нельзя.";
return 0;
}
Обратите внимание на то, что значение переменной b (делимое) сравнивается с нулем с помощью инструкции if(b), а не инструкции if(b!=0). Дело в том, что, если значение b равно нулю, условное выражение, управляющее инструкцией if, оценивается как ЛОЖЬ, что приводит к выполнению else-ветви. В противном случае (если b содержит ненулевое значение) условие оценивается как ИСТИНА, и деление благополучно выполняется. Нет никакой необходимости использовать следующую if-инструкцию, которая к тому же не свидетельствует о хорошем стиле программирования на C++.
if(b != 0) cout << а/b << '';