Следует отметить, что в языке Си принят неудачный порядок приоритета для некоторых операций, в частности для операции сдвига и поразрядных операций. Они имеют более низкий приоритет, чем арифметические операции (сложение и др.). Поэтому выражение
а = b & 0xFF + 5
вычисляется как
а = b & (0xFF + 5),
а выражение
а +с >> 1
вычисляется как
(а + с) >> 1
Мультипликативные, аддитивные и поразрядные операции обладают свойством коммутативности. Это значит, что результат вычисления выражения, включающего несколько коммутативных операций одного и того же приоритета, не зависит от порядка выполнения этих операций. Поэтому компилятор оставляет за собой право вычислять такие выражения в любом порядке, даже в случае, когда в выражении имеются скобки, специфицирующие порядок вычисления.
В СП ТС реализована операция унарного плюса, позволяющая гарантировать порядок вычисления выражений в скобках.
Операция последовательного вычисления, логические операции И и ИЛИ, условная операция и операция вызова функции гарантируют определенный порядок вычисления своих операндов. Операция последовательного вычисления обеспечивает вычисление своих операндов по очереди, слева направо (запятая, разделяющая аргументы в вызове функции, не является операцией последовательного вычисления и не обеспечивает таких гарантий). Гарантируется лишь то, что к моменту вызова функции все аргументы уже вычислены.
Условная операция вычисляет сначала свой первый операнд, а затем, в зависимости от его значения, либо второй, либо третий.
Логические операции также обеспечивают вычисление своих операндов слева направо. Однако логические операции вычисляют минимальное число операндов, необходимое для определения результата выражения. Таким образом, второй операнд выражения может вообще не вычисляться.
Пример:
int х, у, z, f();
z = х > у || f(x, у);
Сначала вычисляется выражение х>у. Если оно истинно, то переменной z присваивается значение 1, а функция f не вызывается. Если же значение х не больше у, то вычисляется выражение f(x,y). Если функция f возвращает ненулевое значение, то переменной z присваивается 1, иначе 0. Отметим также, что при вызове функции f гарантируется, что значение ее первого аргумента больше второго.
Рассмотренный пример показывает основные возможности использования порядка выполнения логических операций. Это, во-первых, повышение эффективности за счет помещения наиболее вероятных условий в качестве первых операндов логических операций. Во-вторых, это возможность вставки в выражение проверок, при ложности которых последующие действия не будут производиться. Так, в следующем условном операторе if чтение очередного символа из файла будет выполняться только в том случае, если конец файла еще не достигнут:
if(!feof(pf)) && (с = getc(pf)) …
Здесь feof — функция проверки на конец файла, getc — функция чтения символа из файла (см. раздел 12).
В-третьих, можно гарантировать, что в выражении f(x)&&g(y) функция f будет вызвана раньше, чем функция g. Для выражения f(x)+g(y) этого утверждать нельзя.
В последующих примерах показано группирование операндов для различных выражений.
Выражение Группирование операндов a & b || c (a & b) || c a = b || c a = (b || c) q && r || s-- (q && r) || (s--) p == 0 ? p += 1 : p += 2 (p == 0 ? p += 1 : p) += 2
В первом примере поразрядная операция И (&) имеет больший приоритет, чем -логическая операция ИЛИ (||), поэтому выражение а&b является первым операндом логической операции ИЛИ.
Во втором примере логическая операция ИЛИ (||) имеет больший приоритет, чем операция простого присваивания, поэтому выражение b||с образует правый операнд операции присваивания. (Обратите внимание на то, что значение, присваиваемое а, есть нуль или единица.)
В третьем примере показано синтаксически корректное выражение, которое может выработать неожиданный результат. Логическая операция И (&&) имеет более высокий приоритет, чем логическая операция ИЛИ (||), поэтому запись q&&r образует операнд. Поскольку логические операции сначала вычисляют свой левый операнд, то выражение q&&r вычисляется раньше, чем s--. Однако если q&&r дает ненулевое значение, то s-- не будет вычисляться и s не декрементируется. Более надежно было бы поместить s-- на место первого операнда выражения либо декрементировать s отдельной операцией.
В четвертом примере показано неверное выражение, которое приведет к ошибке при компиляции. Операция равенства (==) имеет наибольший приоритет, поэтому p==0 группируется в операнд. Тернарная операция ?: имеет следующий приоритет. Ее первым операндом является выражение p==0, вторым операндом — выражение p+=1. Однако последним операндом тернарной операции будет считаться p, а не p+=2. так как в данном случае идентификатор p по приоритету операций связан более тесно с тернарной операцией, чем с составной операцией сложения с присваиванием. В результате возникает синтаксическая ошибка, поскольку левый операнд составной операции присваивания не является L-выражением.
Чтобы предупредить ошибки подобного рода и сделать программу более наглядной, рекомендуется использовать скобки. Предыдущий пример может быть корректно оформлен следующим образом:
(р == 0) ? (р += 1) : (р += 2)
Побочные эффекты
Побочный эффект выражается в неявном изменении значения переменной в процессе вычисления выражения. Все операции присваивания могут вызывать побочный эффект. Вызов функции, в которой изменяется значение какой-либо внешней переменной, либо путем явного присваивания, либо через указатель, также имеет побочный эффект.
Порядок вычисления выражения зависит от реализации компилятора, за исключением случаев, в которых явно гарантируется определенный порядок вычислений (см. раздел 4.5). При вычислении выражения в языке Си существуют так называемые контрольные точки. По достижении контрольной точки все предшествующие вычисления, в том числе все побочные эффекты, гарантированно произведены. Контрольными точками являются операция последовательного вычисления, условная операция, логические операции И и ИЛИ, вызов функции. Другие контрольные точки:
—конец полного выражения (т.е. выражения, которое не является частью другого выражения);
—конец инициализирующего выражения для переменной класса памяти auto;
—конец выражений, управляющих выполнением операторов if, switch, for, do, while и выражения в операторе return. Приведем примеры побочных эффектов:
add(i + 1, i = j + 2);
Аргументы вызова функции add могут быть вычислены в любом порядке. Выражение i+1 может быть вычислено перед выражением i=j+2, или после него, с различным результатом в каждом случае.
Унарные операции инкремента и декремента также содержат в себе присваивание и могут быть причиной побочных эффектов, как это показано в следующем примере:
int i, а [10];
i = 0;
a[i++] = i;
Неизвестно, какое значение будет присвоено элементу а[0] — нуль или единица, поскольку для операции присваивания порядок вычисления аргументов не оговаривается.
Преобразования типов
Преобразование типов производится либо неявно, например при преобразовании по умолчанию или в процессе присваивания, либо явно, путем выполнения операции приведения типа. Преобразование типов выполняется также, когда преобразуется значение, передаваемое как аргумент функции. Далее рассматриваются правила преобразования для каждого из этих случаев.
Преобразования типов при присваивании
В операциях присваивания тип значения, которое присваивается, преобразуется к типу переменной, получающей это значение. Преобразования при присваивании допускаются даже в тех случаях, когда они влекут за собой потерю информации.
Тип long double ведет себя в преобразованиях аналогично типу double.
Преобразования знаковых целых типов Знаковое целое значение преобразуется к короткому знаковому целому значению (short signed int) посредством усечения старших битов. Знаковое целое значение преобразуется к длинному знаковому целому значению (long signed int) путем расширения знака влево. Преобразование знаковых целых значений к плавающим значениям происходит путем преобразования к типу long, а затем преобразования к плавающему типу. При этом возможна некоторая потеря точности. При преобразовании знакового целого значения к беззнаковому целому значению (unsigned int) производится лишь преобразование к размеру беззнакового целого типа, и результат интерпретируется как беззнаковое целое значение.
