FONDAMENTI DI INFORMATICA Prof. PIER LUCA MONTESSORO Ing.DAVIDE PIERATTONI Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine Linguaggio C Espressioni e operatori 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 1
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Operatori ed espressioni I programmi hanno lo scopo di eseguire operazioni sui dati Il linguaggio C offre una serie di operatori: aritmetici relazionali logici di assegnazione di incremento e decremento bit a bit ( bitwise ) Gli operatori che richiedono due operandi si dicono binari; alcuni operatori, detti unari, agiscono invece su un unico operando 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 3
Espressioni Un espressione è una combinazione di operatori e relativi operandi Nella forma più semplice, un espressione è priva di operatori; in tal caso corrisponde a: 3.14 una costante x il valore di una variabile calcola_valore(x, y) una funzione definita dall utente sin(x) una funzione di libreria 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 4
Espressioni Nella sua forma più complessa, un espressione può comprendere uno o più operatori e relativi operandi (2+i) * (2-i) Se nell espressione compaiono più operatori, questi sono soggetti a delle precise regole di precedenza L espressione aritmetica precedente corrisponde ad esempio al prodotto tra le due espressioni (2+i) e (2-i), mentre: 2+i*2-i corrisponde a (2+(i*2)) - i 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 5
Operatori aritmetici Gli operatori aritmetici disponibili in C sono: + somma - sottrazione * moltiplicazione / divisione % modulo (resto della divisione intera) L operatore di divisione applicato a due interi restituisce la parte intera del quoziente (es. 5/2 2) L operatore % fornisce il resto della divisione tra due operandi interi: 5%2 1 Nel caso di operandi reali: 5.0/2.0 2.5 (se un operando è reale e l altro intero, quello intero viene promosso a reale) 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 6
Operatori aritmetici Sono possibili più operazioni in sequenza In tale caso: *, / e % hanno la precedenza su + e - l associatività vale da sinistra verso destra Quindi 6 + 3 * 4 / 3 + 2 corrisponde a... (6 + ((3*4)/3)) + 2 12 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 7
Operatore cast In qualsiasi espressione è possibile forzare delle conversioni di tipo, mediante l operazione unaria di cast Nel costrutto generico (nome_del_tipo) espressione l espressione viene convertita nel tipo specificato, secondo precise regole di corrispondenza tra i tipi Ad esempio, se j è un intero, l espressione (4 /(float) j) converte al volo il valore della variabile j in reale e quindi forza l esecuzione della divisione tra numeri reali Il linguaggio applica delle regole di conversione automatica; è tuttavia consigliabile indicare esplicitamente tutte le conversioni di cui non si è certi! 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 8
Operatori aritmetici unari Gli operatori aritmetici + e - possono essere utilizzati anche come operatori unari: -i +i a + (-x) -(2*y) + x 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 9
Operatori relazionali Permettono il confronto di coppie di valori tra loro omogenei (dello stesso tipo) Generano un risultato logico (vero o falso) Sono spesso usati come condizioni di controllo dell esecuzione di un programma Essi sono: > maggiore >= maggiore o uguale < minore <= minore o uguale == uguale!= diverso 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 10
Vero e falso In C un espressione è: VERA se assume un valore diverso da zero FALSA se assume il valore zero 0 = falso 0 = vero NOTA: normalmente non è necessario che il programma utilizzi esplicitamente questi valori, in quanto si utilizzano le espressioni relazionali 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 11
Esempi di espressioni relazionali Il risultato di un espressione relazionale è un valore logico vero o falso Se i = 5 e j = 7, allora: i > j è falsa i < j è vera i >= j è falsa i <= j è vera i == j è falsa i!= j è vera 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 12
Esempi di espressioni relazionali Gli operatori relazionali hanno precedenza inferiore rispetto agli operatori aritmetici, e associatività da sinistra verso destra var_1 == var_2 + 1 corrisponde all espressione var_1==(var_2 + 1) a + b!= i corrisponde a (a+b)!= i 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 13
Operatori logici A questa categoria appartengono gli operatori booleani: && AND logico OR logico! NOT logico (unario) Gli operatori && e hanno precedenza inferiore agli operatori aritmetici e agli operatori relazionali; l associatività vale da sinistra a destra L operatore && ha precedenza maggiore rispetto a L operatore! ha precedenza maggiore rispetto agli operatori aritmetici, relazionali, all AND e all OR logici; per esso l associatività vale da destra a sinistra 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 14
Operatori logici: AND A B U U = A && B F F F F V F V F F V V V 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 15
Operatori logici: AND A && B è falsa se almeno un operando è falso A && B è vera se tutti gli operandi sono veri 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 16
Operatori logici: OR A B U U = A B F F F F V V V F V V V V 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 17
Operatori logici: OR A B è falsa se tutti gli operandi sono falsi A B è vera se almeno un operando è vero 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 18
Operatori logici: NOT U =!A A F V U V F 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 19
Operatori logici L operatore! di negazione logica restituisce: un valore diverso da zero, quando l operando vale 0 (nel caso di un intero) oppure 0.0 (nel caso di un floating-point) zero, se l operando ha valore diverso da zero È frequente trovare l operatore! in espressioni condizionali del tipo: if (!espressione) istruzioni nel qual caso il blocco di istruzioni verrà eseguito solo l espressione è falsa 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 20
Operatori di assegnazione La sintassi dell operatore di assegnazione è: nome_variabile = espressione Alla variabile a sinistra dell operatore '=' viene assegnato il risultato o il valore dell espressione a destra Esempi: z = 2 * y - 1; assegno a z il valore 2*y - 1... x = z - 3; e poi assegno a x il valore z - 3 Un assegnazione è di per sé un espressione con un proprio risultato, e quindi le istruzioni precedenti equivalgono a scrivere: x = (z = 2*y -1) - 3; 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 21
Operatori di assegnazione Un caso particolare è l assegnazione multipla, che permette di assegnare lo stesso valore a più variabili contemporaneamente: var_1 = var_2 = = var_n = espressione; Ad esempio, l istruzione: i = j = k * 2-1; equivale a scrivere: j = k * 2-1; i = j; 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 22
Operatori compatti di assegnazione La forma sintattica compatta: nome_var operatore= espressione equivale a scrivere: nome_var = nome_var operatore espressione dove operatore è uno dei seguenti: + - / * % << >> & ^ Ad esempio: x *= y + 1; y += 5; x = x * (y + 1); y = y + 5; 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 23
Operatori di assegnazione Gli operatori di assegnazione hanno priorità inferiore a tutti gli operatori del C, eccetto l operatore virgola L associatività vale inoltre da destra verso sinistra, contrariamente agli operatori aritmetici e logici Esempi: y = x /= z +=!j - 5; equivale a... y = (x /= (z += ((!j) - 5))); oppure a: z = z + ((!j) - 5); x = x / z; y = x; 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 24
Operatori di incremento e decremento In C esistono due operatori unari speciali : ++ incremento di uno ( autoincrement ) -- decremento di uno ( autodecrement ) Essi permettono di incrementare o decrementare di un unità la variabile cui sono applicati Si possono applicare in due modalità: prefissa (es. ++i): la variabile viene modificata prima di utilizzarne il valore postfissa (es. k--): la variabile viene modificata dopo averne utilizzato il valore 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 25
Operatori di incremento e decremento Il vantaggio di impiegare gli operatori ++ e -- risiede nel fatto di ridurre il numero di espressioni nel codice Ad esempio, l istruzione: j = 2 * (++i); corrisponde a i = i + 1; j = 2 * i; mentre: j = 2 * (i++); equivale a... j = 2 * i; i = i + 1; 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 26
Operatori di incremento e decremento ATTENZIONE: i = i++; è indefinita!!! j = 3/i - 2*(--i); è indefinita!!! Infatti, il linguaggio non specifica quando viene effettuato l autoincremento o l autodecremento rispetto alla valutazione degli altri elementi dell istruzione. 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 27
Operatori bit a bit (o bitwise) Il linguaggio C definisce sei operatori che manipolano i bit Gli operatori logici sui bit sono: ~ operatore (unario) di complemento & operatore AND ^ operatore OR esclusivo operatore OR Esistono anche due operatori di traslazione sui bit: << traslazione (shift) a sinistra >> traslazione (shift) a destra 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 28
Operatori logici: EXOR (or esclusivo) A B U U = A ^ B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 29
Operatori logici: EXOR A ^ B vale 0 se gli operandi sono entrambi 0 oppure entrambi 1 A ^ B vale 1 se gli operandi hanno valori logici differenti 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 30
Operatori bit a bit Poiché il modo in cui viene gestito il bit di segno dipende dal compilatore, è meglio applicare tali operatori a variabili di tipo unsigned L operatore ~ effettua il complemento a uno dell operando. Se x è rappresentato da: 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 allora ~ x sarà rappresentato da... 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 31
Operatori bit a bit L operatore & confronta due operandi effettuandone l AND logico bit a bit. Se x è rappresentato da 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 mentre y è rappresentato da: 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 allora il risultato dell espressione x & y sarà... 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 32
Operatori bit a bit L operatore ^ effettua l OR esclusivo (XOR) bit a bit tra due operandi Se la variabile x è rappresentata da: 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 mentre la variabile y è data da: 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 il risultato di x ^ y sarà... 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 33
Operatori bit a bit L operatore effettua l OR bit a bit Se la variabile x è rappresentata da: 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 mentre y è data da: 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 allora il risultato di x y sarà... 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 34
Operatori bit a bit Gli operatori di traslazione (o di shift) << e >> spostano il loro operando sinistro di un numero di bit pari al valore dell operando destro Ad esempio x << 4; sposta a sinistra di quattro posizioni il valore di x, e riempie di zeri i bit così liberati In termini di numeri binari, se x è dato da: 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 allora il risultato di x << 4 sarà... 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 35
Operatori bit a bit In modo analogo, lo shift a destra viene effettuato dall operatore >> In tale caso, però, il riempimento dei bit liberati dipende dal tipo dell operando: se l operando è unsigned, i bit liberati sono posti a 0 se l operando è signed, su alcuni sistemi i bit liberati vengono posti uguali al bit di segno, su altri messi a 0 Ad esempio, se x è di tipo unsigned char (8 bit) e vale B8 h : 1 0 1 1 1 0 0 0 allora il risultato di x >> 3 sarà... 0 0 0 1 0 1 1 1 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 36
Espressioni condizionali Le espressioni condizionali fanno uso dell operatore ternario?: La sintassi di un espressione condizionale è: espressione_1? espressione_2 : espressione_3 Dapprima viene valutata l espressione_1; se essa risulta vera (ossia ha valore non nullo), allora viene valutata l espressione_2, il cui valore diventa il risultato dell espressione condizionale In caso contrario, viene valutata l espressione_3, il cui valore diventa il risultato dell intero costrutto 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 37
Espressioni condizionali Ad esempio, le istruzioni if (a > b) else z = a; z = b; possono essere tradotte nel costrutto z = (a > b)? a : b ; Si noti che, se n è un int ed f un float, l espressione: (n > 0)? f : n restituisce un valore float, indipendentemente dal fatto che n sia positivo o meno (promozione di tipo) 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 38
Precedenza degli operatori La seguente tabella riassume le regole di precedenza e associatività di tutti gli operatori del linguaggio C Gli operatori sulla stessa linea hanno la stessa precedenza Le righe sono in ordine di precedenza decrescente Si osserva che gli operatori unari + e - hanno precedenza maggiore delle rispettive forme binarie Nella seconda riga compaiono anche l operatore di deriferimento *, quello di indirizzo & e quello di membro di una struttura (l operatore punto. ) Questi non vanno confusi con gli omonimi operatori logici o aritmetici! 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 39
Precedenza degli operatori operatori () [] ->.! - + ++ -- * & (tipo) sizeof * / % + - << >> < <= > >= ==!= & ^ &&?: = += -= /= *= %= &= ^= = <<= >>=, (virgola) associatività da sinistra a destra da destra a sinistra da sinistra a destra da sinistra a destra da sinistra a destra da sinistra a destra da sinistra a destra da sinistra a destra da sinistra a destra da sinistra a destra da sinistra a destra da sinistra a destra da destra a sinistra da destra a sinistra da sinistra a destra 2001 Pier Luca Montessoro - Davide Pierattoni (vedere nota di copyright a pag. 2) 40