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Lezione 4
Espressioni ed operatori
Espressioni e Operatori
Lezione 4
ü Un’espressione è formata da una o più operazioni
ü Le operazioni sono rappresentate da operandi ed
operatori
®
®
operatore = simbolo che identifica l’operazione
operando = argomento su cui deve essere eseguita l’operazione
a + b;
ü Gli operatori del C++ sono unari, binari o ternari
®gli operandi di un operatore binario sono distinti in operando
sinistro (primo argomento dell’operatore) e operando destro
(secondo argomento dell’operatore)
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
Espressioni
1
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati
2001/02
1
Lezione 4
Espressioni ed operatori
ü La valutazione di un’espressione richiede
l’esecuzione di una o più operazioni
®
L’ordine in cui vengono considerati gli
operatori e gli operandi dipende dalle regole
di precedenza e di associatività
ü Il
risultato dell’espressione è (quasi
sempre) un R-value
ü Il tipo del risultato dipende dal tipo degli
operandi dell’espressione
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
Valutazione delle Espressioni
2
ü Gli operatori aritmetici sono +, -, *, /, %
ü Il tipo del risultato di un’operazione aritmetica è
uguale al tipo dell’operando più grande
2 * 3.5
7 / 3;
21 % 3;
21 % 3.5;
// risultato è double
// risultato è intero (2)
// risultato è intero (0)
// ERRORE
Possono verificarsi errori di eccezione aritmetica
® divisione per 0, underflow, overflow
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-02
Operatori Aritmetici
3
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati
2001/02
2
Lezione 4
Espressioni ed operatori
ü Gli operatori logico-relazionali sono
>, <, >=, <=, ==, !=, &&, ||, !
ü restituiscono un risultato di tipo vero-falso
®
un’espressione è falsa se vale 0, vera altrimenti
ü Gli operatori logici vengono valutati da sinistra a destra
®
la valutazione termina non appena è stato determinato il valore
dell’espressione
expr1 || expr2;
// expr2 non valutata se expr1 è vera
!strcmp(s, t);
// equivalente a (strcmp(s, t) == 0)
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
Operatori Logico-Relazionali
4
Conta quanti elementi di ivec sono minori del valore di
soglia
#include <vector>
int conta(const vector<int>& ivec, int soglia)
{
int cnt = 0;
vector<int>::iterator iter = ivec.begin();
while(iter != ivec.end() ) {
cnt = cnt + (*iter < soglia);
++iter;
}
return cnt;
}
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
Esempio Operatori Relazionali
5
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati
2001/02
3
Lezione 4
Espressioni ed operatori
ü Ci sono situazioni in cui un'operazione è
legale solo se alcune precondizioni sono
verificate
®
Dereferenziazione di un puntatore
w solo se il puntatore non è 0
®
Accesso ad un elemento di un array
w solo se l'indice è corretto
®
Divisione
w solo se il divisore è diverso da 0
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
Utilizzo dei Controlli di Sentinella – 1
6
ü Se le precondizioni non sono soddisfatte si
verifica un comportamento anomalo del
programma
ü Si possono usare gli operatori logici per
effettuare queste operazioni solo se le
precondizioni sono verificate
int *ptr = 0, i;
(ptr) && (i = *ptr);
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
Utilizzo dei Controlli di Sentinella – 2
7
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati
2001/02
4
Lezione 4
Espressioni ed operatori
ü L’operatore di assegnamento è =
® L'operatore di assegnamento modifica il
valore di una variabile (la variabile aveva
gia un valore)
® L'operatore di inizializzazione assegna un
valore ad una variabile appena creata
ü L’operando di destra è un R-value e
l’operando di sinistra è un L-value
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
Operatori di Assegnamento – 1
8
Operatori di Assegnamento – 2
dell’operando destro
ü Il tipo dell’assegnamento è il tipo
dell’operando sinistro
int i, *ip, ia[4] = {0}, j;
i = ia[0] + 1;
// risultato 1, intero
int *ip = &j;
*ip = i*2 + ia[i];
// risultato 2, intero
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
ü Il risultato di un assegnamento è l’R-value
9
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2001/02
5
Lezione 4
Espressioni ed operatori
Operatori di Assegnamento
possibile concatenare operazioni di
assegnamento se tutti gli operandi a cui si
devono assegnare valori sono dello stesso tipo
int i, j;
i = j = 0;
int i = j = 0;
// CORRETTO
// ERRORE
ü L’operatore di assegnamento composto permette di
compattare la notazione
a op= b;
==> a = a op b;
ü È possibile comporre
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-02
üÈ
+, -, *, /, %, &, |, <<, >>, ^
10
Operatori di Incremento e Decremento
++ , -i++ ===> i = i + 1;
i-- ===> i = i - 1;
ü Esistono due versioni dello stesso operatore
®
®
++i prima incrementa il valore di e poi lo legge
i++ prima legge il valore di i e poi lo incrementa
int i = 0, ia[3] = { 0, 1, 2 };
int c = ia[i++];
c = ia[++i];
// c = 0, i = 1
// i = 2, c = ia[2]
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-02
ü Gli operatori di incremento e decremento sono
11
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2001/02
6
Lezione 4
Espressioni ed operatori
Operatore sizeof
un oggetto o di un tipo
®
®
Il risultato di un sizeof è di tipo size_t (tipo dipendente dalla
macchina definito nell'header file cstddef)
Il risultato di un sizeof è una costante
sizeof( expr ); // dimensione del tipo di expr
sizeof epxr;
sizeof( int );
// dimensione di int
ü L’operatore sizeof applicato ad un array restituisce il
numero di byte occupati dall’array
int ia[] = { 0, 1, 2 };
sizeof( ia ) / sizeof( int );
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-02
ü L’operatore sizeof restituisce la dimensione in byte di
// il risultato è 3
12
ü L’operatore condizionale (if aritmetico) è
l’unico operatore ternario del C++
ü La sintassi è
expr1 ? expr2 : expr3;
® se expr1 è vera il risultato è expr2, altrimenti
è expr3
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-02
Operatore Condizionale – 1
13
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7
Lezione 4
Espressioni ed operatori
#include <iostream>
main() {
// calcola parità
int i;
cout << “dammi un intero” << endl;
cin >> i;
cout << i << “ è “ ;
cout << (i % 2) ? “dispari” : “pari” << endl;
}
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-02
Operatore Condizionale – 2
14
ü La virgola serve a separare sotto-espressioni
ü Un espressione formata da sotto-espressioni
separate da virgole ha come risultato il valore
dell’ultima sotto-espressione
int ia[3], m[3][4];
int i = ( ia != 0 ) ? ia[1]++, 1 : 0;
m[1, 2] = 100;
// dove abbiamo scritto?
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-02
Operatore Virgola
15
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8
Lezione 4
Espressioni ed operatori
Operatori ai Bit
®
®
®
Leggono gli operandi come sequenze di bit
Possono operare su uno (o più) specifico bit
Il controllo sulla correttezza delle operazioni è delegato
completamente al programmatore
ü Gli operandi sono detti bitvector
®
®
®
Utilizzati per rappresentare in modo compatto insiemi di flag
Sono di tipo intero (int, short, long, char)
È consigliabile che siano unsigned
ü Nella libreria iostream i bitvector sono usati per
rappresentare il formato del flusso (tipo
rappresentazione, numero di cifre decimali, etc.)
di
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-02
ü Gli operatori ai bit sono %, |, ^, ~, <<, >>
16
unisgned char i = 101;
unsigned char j = 151;
j = ~j;
j << 1;
j >> 2;
j &= i;
j ^= i;
j |= i;
// 01100101
// 10010111
// 01101000
// 11010000
// 00110100
// 00100100
// 01000001
// 01100101
(104)
(208)
(52)
(36)
(65)
(101)
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-02
Esempio Operatori ai Bit
17
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2001/02
9
Lezione 4
Espressioni ed operatori
ü La libreria standard fornisce la
che implementa
“sequenza di bit”
®
il
tipo
di
classe bitset
dati astratto
Fornisce operazioni per manipolare e testare insiemi
di bit, indipendenti dalla rappresentazione dei bit
ü Definizione di variabili bitset
bitset<24> bitvec;
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-02
Classe bitset
18
test(pos)
any()
none()
count()
size()
[pos]
flip(pos)
set(pos)
reset(pos)
// controlla se il bit pos è 1
// controlla se qualche bit è 1
// controlla se nessun bit è 1
// conta quanti bit sono 1
// conta quanti sono i bit
// accedi al bit pos
// inverte il bit pos
// mette a 1 il bit pos
// mette a 0 il bit pos
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-02
Principali operazioni su bitset
19
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2001/02
10
Lezione 4
Espressioni ed operatori
ü È possibile convertire oggetti bitset in
altri tipi:
®
®
string con la funzione to_string()
unsigned long con la funzione to_long()
ü Queste conversioni sono utili per passare
oggetti bitset a funzioni C o C++ prestandard che non conoscono la classe
bitset
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
Conversioni di oggetti bitset
20
#include <bitset>
bitset<32> bitvec(0xFFFF);
// crea un bitset di 32 bit
bool is_set = bitvec.any();
int count;
if(is_set)
// se c'è un bit a 1 conta quanti bit sono a 1
count = bitvec.count();
else
bitvec.flip();
// inverte tutti i bit
for(int i = 0; i<bitvec.size(); i++)
if(i % 2)
// setta a 1 i bit di posizione pari
bitvec.set(i);
else
bitvec.reset(i);
// e a 0 gli altri
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-02
Esempio uso classe bitset
21
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2001/02
11
Lezione 4
Espressioni ed operatori
Espressioni New e Delete
memoria utilizzabile in fase di esecuzione
ü Per allocare la memoria si utilizza l'espressione new
int* pi = new int(10);
int* pia = new int[4];
// alloca un int e lo inizializza con 10
// alloca un vettore di interi con 4 elementi
ü Gli oggetti allocati dinamicamente non hanno nome e
devono essere referenziati tramite puntatori
ü Per rilasciare la memoria dinamica si utilizza
l'espressione delete
delete pi;
delete [] pia;
//Cancella la memoria allocata a pi
//Cancella il vettore allocato a pia
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-02
ü Ad ogni programma è assegnata una porzione di
22
ü Il C++ non prevede nessun operatore per effettuare
operazioni di input/output
®
La libreria standard fornisce classi e operatori che permettono
di effettuare operazioni di input/output (iostream)
ü I
dispositivi di input/output
dall'astrazione di flusso (stream)
®
®
sono
rappresentati
cin è un oggetto istream che identifica lo standard input
cout è un oggetto ostream che identifica lo standard output
ü L'operatore << inserisce un oggetto nel flusso di output
ü L'operatore >> estrae un oggetto dal flusso di input
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-02
Operazioni di Input/Output
23
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2001/02
12
Lezione 4
Espressioni ed operatori
Regole di Precedenza
sintassi del C++ definisce delle regole di
precedenza tra gli operatori che vengono utilizzate per
valutare espressioni composte
®
un’espressione composta è valutata considerando prima gli
operatori con più alta precedenza, in ordine da sinistra a
destra
6+3*4/2+2;
while(ch = nextChar() != '\n')
// 6+((3*4)/2)+2 = 14
// che fa?
ü È possibile modificare l’ordine di valutazione degli
operatori utilizzando le parentesi
® una coppia di parentesi individua una sotto-espressione
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
ü La
® la valutazione di una sotto-espressione ha massima
precedenza
24
ü Per ogni operatore è definito un livello di precedenza ed
un tipo di associatività
®
Associatività a destra o a sinistra
ü La
regola di associatività specifica come viene
interpretata un'espressione in cui compare più volte lo
stesso operatore
®
Associatività a destra
i = j = k = 1;
// (i = (j = (k = 1)))
® Associatività a sinistra
i + j + k;
// (i + j) + k)
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-02
Regole di Associatività
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2001/02
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Lezione 4
Espressioni ed operatori
ü Quando in un’espressione sono presenti
operandi di tipo diverso il programma
deve operare delle conversioni di tipo
ü Una conversione di tipo non provoca
alterazioni nel contenuto della memoria
®
Modifica solo il tipo di un dato
ü Esistono tre tipi di conversioni
® Implicite, aritmetiche ed esplicite
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-02
Regole di Conversione di Tipo
26
ü Le
conversioni implicite sono
automaticamente dal compilatore
eseguite
ü Le conversioni implicite sono eseguite secondo
regole dette conversioni standard
ü Il programma può introdurre proprie regole di
conversione standard (ma non per i tipi
predefiniti)
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
Regole di Conversione Implicita
27
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2001/02
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Lezione 4
Espressioni ed operatori
Regole di Conversione Implicita
un
assegnamento
si
converte
automaticamente l’R-value dell’operando
destro al tipo dell’operando sinistro
ü Il tipo della variabile passata ad una funzione
viene convertito nel tipo dell’argomento della
funzione
ü Il tipo dell'oggetto restituito dal return è
convertito nel tipo del risultato della funzione
ü Tutte queste conversioni sono realizzate con
la creazione di variabili temporanee
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
ü In
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Regole di Conversione Aritmetica
operandi di un operatore binario siano dello
stesso tipo
®
Tutti gli operandi sono convertiti nel tipo
dell’operando più grande
ü Le regole sono
®
®
Ogni operando può essere solo promosso
Tutti gli operandi più piccoli di un int sono sempre promossi
ad int prima di essere valutati
ü Promuovere un operando char a int significa
®
®
Leggere il valore ASCII del char
Copiarlo in una variabile int temporanea
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-02
ü Le conversioni aritmetiche garantiscono che gli
29
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2001/02
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Lezione 4
Espressioni ed operatori
Regole di Conversione Esplicita
tipo_cast<tipo>(expr);
®
L'operazione di cast è pericolosa perché aggira il sistema di
controlli sui tipi del compilatore
ü Non tutti i cast sono sicuri
®
La conversione di un tipo in un tipo più piccolo è non sicura
perché tronca la rappresentazione del dato
ü Il compilatore non esegue mai automaticamente un
cast non sicuro
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-02
ü Viene effettuata attraverso l’operazione di cast
30
ü Referenziare puntatori generici (void)
ü Evitare delle conversioni inutili nella
valutazione di un’espressione
ü Scavalcare il controllo sui tipi predisposto
dal compilatore
ü Eliminare ambiguità nella valutazione di
un’espressione
®
se più conversioni implicite sono possibili il
compilatore non sceglie e segnala un errore
di ambiguità
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-02
Utilizzo dei Cast
31
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2001/02
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Lezione 4
Espressioni ed operatori
ü Il C++ standard distingue 4 diversi tipi di cast, a
seconda dell'utilizzo
®
Solo per migliorare la leggibilità del codice
const_cast<T>(expr);
// rende expr (non) costante
static_cast<T>(expr); // trasforma il tipo di expr in T
reinterpret_cast<T>(expr);
/* legge il pattern di bit all'indirizzo
di expr come se fosse di tipo T */
dynamic_cast<T>(expr)
/* implementa il run time type
identification */
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-02
Tipi di Cast
32
Cast C-style
T (expr);
(T) expr;
// converte il tipo di expr a T
int (3.14);
// tronca la parte decimale
(short) 123456l;
// tronca la rappresentazione del numero
ü Per motivi di compatibilità, nello standard è ancora
supportato questo tipo di cast, ma ne è deprecato l'uso
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
ü Nel C++ pre-standard esisteva un solo di tipo di cast
33
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2001/02
17
Lezione 4
Espressioni ed operatori
ü Un’istruzione è la più piccola unità di codice eseguibile
di un programma C++
®
Ogni istruzione è caratterizzata da un ; come carattere finale
ü Un’istruzione composta è formata da più operazioni
elementari
®
un’operazione composta è racchiusa tra {} e non è seguita dal ;
ü Un’istruzione composta può sostituire un’istruzione
semplice
ü Un blocco è un’istruzione composta che contiene
definizioni
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
Istruzioni
34
ü Dichiarano o definiscono una variabile
®
Possono comparire in qualunque punto del codice
ü Il C++ incoraggia a definire le variabili solo nel
momento in cui servono
®
®
®
Evita di definire variabili non inizializzate
Evita inutili inizializzazioni
Consente di allocare memoria solo alle variabili realmente
utilizzate
ü È possibile definire variabili nella linea di controllo di
un'istruzione di controllo del flusso
®
La variabile è visibile solo all'interno del blocco associato
all'istruzione
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-02
Istruzioni di Dichiarazione
35
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2001/02
18
Lezione 4
Espressioni ed operatori
ü L’ordine di esecuzione delle istruzioni di
un programma è sequenziale, a partire
dalla prima linea della funzione main()
ü Le istruzioni di controllo del flusso
servono a modificare l’ordine di
esecuzione delle istruzioni del programma
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
Istruzioni di Controllo del Flusso
36
if then else
scegliere tra al più due casi
if (expr) ist;
® l'istruzione ist è eseguita solo se expr è vera
if (expr)
ist1;
else ist2;
® se expr è vera viene eseguita ist1, altrimenti viene eseguita
ist2
ü Istruzioni di if annidate sono fonti di potenziali
errori
– dangling else
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2001/02
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
ü L’if è un’istruzione condizionale che permette di
37
19
Lezione 4
Espressioni ed operatori
switch
permette di scegliere tra più casi
switch (expr) {
case i:
ist-i;
break;
case j:
ist-j;
break;
default:
ist;
}
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
ü Lo switch è un’istruzione condizionale che
38
ü Il while è un’istruzione di ciclo
while (expr) ist;
® esegue ist fino a quando expr è vera
ü L’ordine di esecuzione è
® 1) valuta expr
® 2) se expr è vera esegui ist e torna ad 1
® 3) esegui la prossima istruzione
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
while
39
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati
2001/02
20
Lezione 4
Espressioni ed operatori
ü Il for è un’istruzione di ciclo
for( ist_iniz; expr1; expr2)
ist;
® esegue ist_iniz, quindi esegue ist e expr2 fino a
quando expr1 è vera
ü L’ordine di esecuzione è
® 1) esegui ist_iniz
® 2) valuta expr1
® 3) se expr1 è vera esegui prima ist, poi expr2 e torna a 2)
® 4) esegui prossima istruzione
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
for
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ü Il do è un’istruzione di ciclo
do
ist;
while (expr);
® esegue ist fino a quando expr non diventa falsa
® almeno una volta l’istruzione ist viene eseguita
ü L’ordine di esecuzione è
® 1) esegui ist
® 2) valuta expr
® 3) se expr è vera torna a 1), altrimenti esegui prossima
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
do while
istruzione
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2001/02
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Lezione 4
Espressioni ed operatori
ü Le istruzioni di salto spostano il controllo del
programma
ü Esistono tre istruzioni di salto
®
break
w interrompe il ciclo che si sta eseguendo
®
continue
w interrompe l’iterazione del ciclo che si sta eseguendo
®
goto label
w salta incondizionatamente all’istruzione etichettata label
w label deve stare nella stessa funzione che contiene goto
Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati 2001
-02
Salti
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Laboratorio di Algoritmi e Strutture Dati
2001/02
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