Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Выражения с двумя или несколькими операторами называются составными (compound expression). Результат составного выражения определяет способ группировки операндов в отдельных операторах. Группировку операндов определяют приоритет и порядок. Таким образом, они определяют, какие части выражения будут операндами для каждого из операторов в выражении. При помощи скобок программисты могут изменять эти правила, обеспечивая необходимую группировку.

Обычно значение выражения зависит от того, как группируются его части. Операнды операторов с более высоким приоритетом группируются прежде операндов операторов с более низким приоритетом. Порядок определяет то, как группируются операнды с тем же приоритетом. Например, операторы умножения и деления имеют одинаковый приоритет относительно друг друга, но их приоритет выше, чем у операторов сложения и вычитания. Поэтому операнды операторов умножения и деления группируются прежде операндов операторов сложения и вычитания. Арифметические операторы имеют левосторонний порядок, т.е. они группируются слева направо.

• Благодаря приоритету результатом выражения 3 + 4*5будет 23, а не 35.

• Благодаря порядку результатом выражения 20-15-3будет 2, а не 8.

В более сложном примере при вычислении слева направо следующего выражения получается 20:

6 + 3 * 4 / 2 + 2

Вполне возможны и другие результаты: 9, 14 и 36. В языке С++ результат составит 14, поскольку это выражение эквивалентно следующему:

// здесь круглые скобки соответствуют стандартному приоритету и порядку

((6 + ((3 * 4) / 2)) + 2)

Круглые скобки позволяют переопределить обычную группировку. Выражения в круглых скобках обрабатываются как отдельные модули, а во всех остальных случаях применяются обычные правила приоритета. Например, используя круглые скобки в предыдущем выражении, можно принудительно получить любой из четырех возможных вариантов:

// круглые скобки обеспечивают альтернативные группировки

cout << (6 + 3) * (4 / 2 + 2) << endl; // выводит 36

cout << ((6 + 3) * 4) / 2 + 2 << endl; // выводит 20

cout << 6 + 3 * 4 / (2 + 2) << endl; // выводит 9

Когда важны приоритет и порядок

Мы уже видели примеры, где приоритет влияет на правильность наших программ. Рассмотрим обсуждавшийся в разделе 3.5.3 пример обращения к значению и арифметических действий с указателями.

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.

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

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().