Оператори в C та C++

Тут наведено перелік операторів що використовуються у мовах програмування C та C++. Усі наведені оператори присутні у C++. Якщо оператор також використовується у мові С, це буде відмічено у стовпчику "Присутній у С". Стовпчик "Можливість перевантаження" має сенс лише для мови C++, оскільки C не підтримує перевантаження операторів.

За відсутності перевантаження, для операторів &&, ||, та , (оператор кома), існує точка перебігу після обчислення першого операнду.

C++ також містить наступні оператори приведення типів const_cast, static_cast, dynamic_cast, та reinterpret_cast, які в таблиці не представлені задля скорочення. Форматування цих операторів означає що рівень їх пріоритету не є важливим.

Більшість операторів C та C++ також використовуються у мовах C#, Java, Perl, та PHP з тими самими пріоритетом, асоціативністю та семантикою.

Таблиця

В даній таблиці, символи a, b, та c представляють будь-які дійсні значення (літерали, значення змінних, або повернені значення), імена об'єктів або інші значення що мають адресу.

"Можливість перевантаження" означає, що даний оператор може бути перевантажений засобами C++, але не у мові С, оскільки вона не підтримує перевантаження операторів.
"Присутній у C" означає що даний оператор існує і має семантичний зміст у мові C.

Арифметичні оператори

Ім'я оператора		Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T будь-якого типу)
Ім'я оператора		Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Як член класу T	Поза описом класу
Присвоєння		`a = b`	Так	Так	`T& T::operator =(const T& b);`	Н/Д
Додавання		`a + b`	Так	Так	`T T::operator +(const T& b) const;`	`T operator +(const T& a, const T& b);`
Віднімання		`a - b`	Так	Так	`T T::operator -(const T& b) const;`	`T operator -(const T& a, const T& b);`
Унарний плюс (integer promotion)		`+a`	Так	Так	`T T::operator +() const;`	`T operator +(const T& a);`
Унарний мінус (additive inverse)		`-a`	Так	Так	`T T::operator -() const;`	`T operator -(const T& a);`
Множення		`a * b`	Так	Так	`T T::operator *(const T& b) const;`	`T operator *(const T& a, const T& b);`
Ділення		`a / b`	Так	Так	`T T::operator /(const T& b) const;`	`T operator /(const T& a, const T& b);`
Остача від ділення[Прим 1]		`a % b`	Так	Так	`T T::operator %(const T& b) const;`	`T operator %(const T& a, const T& b);`
Інкремент	у вигляді префіксу	`++a`	Так	Так	`T& T::operator ++();`	`T& operator ++(T& a);`
	у вигляді суфіксу	`a++`	Так	Так	`T T::operator ++(int);`	`T operator ++(T& a, int);`
	у вигляді суфіксу	`a++`	Так	Так	Примітка: C++ використовує фіктивний параметр `int` для вирізнення префіксного та суфіксного операторів інкременту.
Декремент	у вигляді префіксу	`--a`	Так	Так	`T& T::operator --();`	`T& operator --(T& a);`
	у вигляді суфіксу	`a--`	Так	Так	`T T::operator --(int);`	`T operator --(T& a, int);`
	у вигляді суфіксу	`a--`	Так	Так	Примітка: C++ використовує фіктивний параметр `int` для вирізнення префіксного та суфіксного операторів декременту.

Оператори порівняння/відношення

Оператор name	Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T будь-якого типу)
Оператор name	Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Як член класу T	Поза описом класу
Дорівнює	`a == b`	Так	Так	`bool T::operator ==(const T& b) const;`	`bool operator ==(const T& a, const T& b);`
Не дорівнює	`a != b`	Так	Так	`bool T::operator !=(const T& b) const;`	`bool operator !=(const T& a, const T& b);`
Більше	`a > b`	Так	Так	`bool T::operator >(const T& b) const;`	`bool operator >(const T& a, const T& b);`
Менше	`a < b`	Так	Так	`bool T::operator <(const T& b) const;`	`bool operator <(const T& a, const T& b);`
Більше або дорівнює	`a >= b`	Так	Так	`bool T::operator >=(const T& b) const;`	`bool operator >=(const T& a, const T& b);`
Менше або дорівнює	`a <= b`	Так	Так	`bool T::operator <=(const T& b) const;`	`bool operator <=(const T& a, const T& b);`

Логічні оператори

Ім'я оператора	Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T будь-якого типу)
Ім'я оператора	Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Як член класу T	Поза описом класу
Логічне заперечення (НЕ)	`!a`	Так	Так	`bool T::operator !() const;`	`bool operator !(const T& a);`
Логічне І	`a && b`	Так	Так	`bool T::operator &&(const T& b) const;`	`bool operator &&(const T& a, const T& b);`
Логічне АБО	`a \|\| b`	Так	Так	`bool T::operator \|\|(const T& b) const;`	`bool operator \|\|(const T& a, const T& b);`

Побітові оператори

Ім'я оператора	Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T будь-якого типу)
Ім'я оператора	Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Як член класу T	Поза описом класу
Побітове НЕ	`~a`	Так	Так	`T T::operator ~() const;`	`T operator ~(const T& a);`
Побітове І	`a & b`	Так	Так	`T T::operator &(const T& b) const;`	`T operator &(const T& a, const T& b);`
Побітове АБО	`a \| b`	Так	Так	`T T::operator \|(const T& b) const;`	`T operator \|(const T& a, const T& b);`
Побітове виключаюче АБО	`a ^ b`	Так	Так	`T T::operator ^(const T& b) const;`	`T operator ^(const T& a, const T& b);`
Побітовий зсув вліво[Прим 2]	`a << b`	Так	Так	`T T::operator <<(const T& b) const;`	`T operator <<(const T& a, const T& b);`
Побітовий зсув вправо[Прим 2][Прим 3]	`a >> b`	Так	Так	`T T::operator >>(const T& b) const;`	`T operator >>(const T& a, const T& b);`

Складені оператори присвоєння

Ім'я оператора	Синтаксис	Сенс	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T будь-якого типу)
Ім'я оператора	Синтаксис	Сенс	Можливість перевантаження	Присутній у C	Як член класу T	Поза описом класу
Додавання з присвоєнням	`a += b`	`a = a + b`	Так	Так	`T& T::operator +=(const T& b);`	`T& operator +=(T& a, const T& b);`
Віднімання з присвоєнням	`a -= b`	`a = a - b`	Так	Так	`T& T::operator -=(const T& b);`	`T& operator -=(T& a, const T& b);`
Множення з присвоєнням	`a *= b`	`a = a * b`	Так	Так	`T& T::operator *=(const T& b);`	`T& operator *=(T& a, const T& b);`
Ділення з присвоєнням	`a /= b`	`a = a / b`	Так	Так	`T& T::operator /=(const T& b);`	`T& operator /=(T& a, const T& b);`
Отримання остачі з присвоєнням	`a %= b`	`a = a % b`	Так	Так	`T& T::operator %=(const T& b);`	`T& operator %=(T& a, const T& b);`
Побітове І з присвоєнням	`a &= b`	`a = a & b`	Так	Так	`T& T::operator &=(const T& b);`	`T& operator &=(T& a, const T& b);`
Побітове АБО з присвоєнням	`a \|= b`	`a = a \| b`	Так	Так	`T& T::operator \|=(const T& b);`	`T& operator \|=(T& a, const T& b);`
Побітове виключаюче АБО з присвоєнням	`a ^= b`	`a = a ^ b`	Так	Так	`T& T::operator ^=(const T& b);`	`T& operator ^=(T& a, const T& b);`
Побітовий зсув вліво з присвоєнням	`a <<= b`	`a = a << b`	Так	Так	`T& T::operator <<=(const T& b);`	`T& operator <<=(T& a, const T& b);`
Побітовий зсув вправо з присвоєнням[Прим 3]	`a >>= b`	`a = a >> b`	Так	Так	`T& T::operator >>=(const T& b);`	`T& operator >>=(T& a, const T& b);`

Операції із вказівниками та членами

Ім'я оператора	Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T, T2 та R будь-якого типу)
Ім'я оператора	Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Як член класу T	Поза описом класу
Індексація масиву	`a[b]`	Так	Так	`R& T::operator [](const T2& b);`	Н/Д
Розіменування покажчика ("на об'єкт вказує a")	`*a`	Так	Так	`R& T::operator *();`	`R& operator *(T& a);`
Вказівник ("отримання адреси змінної a")	`&a`	Так	Так	`T* T::operator &();`	`T* operator &(T& a);`
Розкриття посилання на структуру ("на член b об'єкту вказує a")	`a->b`	Так	Так	`R* T::operator ->();`	Н/Д
Посилання на структуру ("член b об'єкта a")	`a.b`	Ні	Так	Н/Д
На член вказує b що належить об'єкту на який вказує a[Прим 4]	`a->*b`	Так	Ні	`R T::operator->*(R);`[Прим 5]	`R operator->*(T, R);`[Прим 5]
На член вказує b що належить об'єкту a	`a.*b`	Ні	Ні	Н/Д

Інші оператори

Ім'я оператора	Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T, R, Arg1 та Arg2 будь-якого типу)
Ім'я оператора	Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Як член класу T	Поза описом класу
Виклик Функції Дивись Функтор.	`a(a1, a2)`	Так	Так	`R T::operator ()(Arg1 a1, Arg2 a2, …);`	Н/Д
Кома	`a, b`	Так	Так	`R& T::operator ,(R& b) const;`	`R& operator ,(const T& a, R& b);`
Тернарний умовний оператор	`a ? b : c`	Ні	Так	Н/Д
Розширення області дії	`a::b`	Ні	Ні	Н/Д
Отримання розміру	`sizeof(a)`[Прим 6] `sizeof(type)`	Ні	Так	Н/Д
Отримання вирівнювання	`alignof(type)` or `_Alignof(type)`[Прим 7]	Ні	Так	Н/Д
Ідентифікація типу	`typeid(a)` `typeid(type)`	Ні	Ні	Н/Д
Приведення типу	`(type) a`	Так	Так	`T::operator R() const;`	Н/Д
Приведення типу	`(type) a`	Так	Так	Примітка: для перетворень, які є визначені користувачем, тип що повертається повинен обов'язково збігатися з ім'ям оператора.
Виділення пам'яті	`new type`	Так	Ні	`void* T::operator new(size_t x);`	`void* operator new(size_t x);`
Виділення пам'яті під масив	`new type[n]`	Так	Ні	`void* T::operator new[](size_t x);`	`void* operator new[](size_t x);`
Вивільнення пам'яті	`delete a`	Так	Ні	`void T::operator delete(void* x);`	`void operator delete(void* x);`
Вивільнення пам'яті масиву	`delete[] a`	Так	Ні	`void T::operator delete[](void* x);`	`void operator delete[](void* x);`

Примітки:

Оператор отримання остачі працює лише з цілочисельними операндами, для чисел з рухомою комою має бути застосована відповідна бібліотечна функція (наприклад fmod).
В контексті потоків введення/виведення бібліотеки iostream, автори часто називають оператори << та >> як “вставити в” або "внесення в потік" та “взяти з” або "винесення з потоку", відповідно.
Відповідно до стандарту C99, зсув вправо від'ємного числа залежить від його конкретної реалізації. У більшості реалізацій застосовується арифметичний зсув, але можливим є і логічний зсув.
Приклад можна знайти у "Implementing operator->* for Smart Pointers" by Scott Meyers.
У випадку, коли оператор ->* працює за замовчуванням, параметр R буде методом-покажчиком на метод класу Т і повернене значення нагадуватиме деякий функтор, що готовий до виклику з параметрами методу (і тільки ними).
При визначенні розміру змінної, круглі дужки не обов'язкові, вони потрібні лише при визначенні розміру типу даних. Однак, зазвичай, вони все одно вживаються.
У мові C++ визначено оператор alignof, тоді як у C _Alignof. Обидва оператори мають однакову семантику.

Пріоритет операторів

У наступній таблиці вказано пріоритет та асоціативність усіх операторів мов C та C++ (якщо будь-який з вказаних операторів існує Java, Perl, PHP або інший сучасних мовах, його пріоритет, скоріш за все, буде таким самим). Оператори вказані в порядку зниження пріоритету зверху вниз. Зниження пріоритету відноситься до пріоритету обчислень. В процесі обчислення виразу, оператор вказаний у певному рядку таблиці, буде обчислений раніше за оператор, вказаний у будь-якому нижчому за нього рядку. Оператори, вказані в одній комірці, обчислюються з однаковим пріоритетом в порядку їх запису у виразі. При перевантаженні, пріоритет оператора не змінюється.

Синтакс виразів у мовах C та C++ визначається контекстно-вільною граматикою. Наведена вище таблиця отримана на основі граматики.

Слід зазначити, що в деяких випадках таблиця пріоритетів на працює. Наприклад, тернарний умовний оператор дозволяє використовувати як свій середній операнд будь-який довільний вираз, попри те, що за таблицею його пріоритет вищий ніж у операторів присвоєння та коми. Таким чином вираз a ? b , c : d інтерпретується саме як a ? (b, c) : d, а не (a ? b), (c : d) (що не мало б сенсу). Крім того, слід зазначити, що безпосередній результат виразу який перетворює типи, не може бути операндом sizeof. Тому, sizeof (int) * x інтерпретується як (sizeof(int)) * x, а не sizeof ((int) *x).

Пріоритет	Оператор	Опис	Асоціативність
1 найвищий	`::`	Розширення області дії (тільки для C++)	Зліва направо
2	`++`	Інкремент у вигляді суфікса
	`--`	Декремент у вигляді суфікса
	`()`	Виклик функції
	`[]`	Індексація масиву
	`.`	Вибір елементу через посилання
	`->`	Вибір елементу через покажчик
	`typeid()`	Визначення типу в процесі виконання програми (тільки у С++)
	`const_cast`	Перетворення типів (тільки у C++)
	`dynamic_cast`	Перетворення типів (тільки у C++)
	`reinterpret_cast`	Перетворення типів (тільки у C++)
	`static_cast`	Перетворення типів (тільки у C++)
3	`++`	Інкремент у вигляді префіксу	Справа наліво
	`--`	Декремент у вигляді префіксу
	`+`	Унарний плюс
	`-`	Унарний мінус
	`!`	Логічне НЕ
	`~`	Побітове НЕ
	`(type)`	Перетворення типів
	`*`	Розіменування
	`&`	Отримання адреси
	`sizeof`	Отримання розміру
	`new`, `new[]`	Динамічне виділення пам'яті (тільки у C++)
	`delete`, `delete[]`	Динамічне вивільнення пам'яті (тільки у C++)
4	`.*`	Вказівник на член (тільки у C++)	Зліва направо
4	`->*`	Вказівник на член (тільки у C++)
5	`*`	Множення
	`/`	Ділення
	`%`	Отримання остачі від ділення
6	`+`	Додавання
6	`-`	Віднімання
7	`<<`	Побітовий зсув вліво
7	`>>`	Побітовий зсув вправо
8	`<`	Менше
	`<=`	Менше або дорівнює
	`>`	Більше
	`>=`	Більше або дорівнює
9	`==`	Дорівнює
9	`!=`	Не дорівнює
10	`&`	Побітове І
11	`^`	Побітове виключне АБО
12	`\|`	Побітове АБО
13	`&&`	Логічне І
14	`\|\|`	Логічне АБО
15	`?:`	Тернарний умовний оператор	Справа наліво
16	`=`	Пряме присвоєння
	`+=`	Присвоєння суми
	`-=`	Присвоєння різниці
	`*=`	Присвоєння добутку
	`/=`	Присвоєння частки
	`%=`	Присвоєння остачі
	`<<=`	Присвоєння побітового зсуву вліво
	`>>=`	Присвоєння побітового зсуву вправо
	`&=`	Присвоєння побітового І
	`^=`	Присвоєння побітового виключного АБО
	`\|=`	Присвоєння побітового АБО
17	`throw`	Створення тестової помилки (винятку) (тільки у C++)
18	`,`	Кома	Зліва направо

Примітки

Таблиця пріоритету визначає порядок застосування (поєднання) операторів у складних виразах, коли цей порядок не заданий явно за допомогою круглих дужок.

Наприклад, вираз ++x*3 без застосування правил пріоритету має певну двозначність. Таблиця пріоритету каже нам, що: x тісніше 'пов'язаний' з ++ ніж з *, тому щоб не робив оператор ++ (зараз чи пізніше), він робитиме це ТІЛЬКИ з x (а не з x*3); це еквівалентно виразу (++x, x*3).
Аналогічним чином, для виразу 3*x++, де постфіксний оператор інкременту ++ хоча і призначений діяти ПІСЛЯ обчислення усього виразу, але таблиця пріоритетів ясно вказує, що не зважаючи на це, інкрементується ТІЛЬКИ x (а не 3*x); це еквівалентно виразу подібному до (tmp=3*x, ++x, tmp), де tmp є тимчасовим значенням.

Пріоритет та поєднання

Зобразимо проблему пріоритету операторів та їх поєднання у вигляді діаграми. Завданням компілятора є перетворення цієї діаграми у вираз, в якому декілька унарних операторів ( назвемо їх 3+( . ), 2*( . ), ( . )++ та ( . )[ i ] ) конфліктують за поєднання з y. Проблема вирішується за допомогою таблиці пріоритету, яка дозволяє сформувати остаточний набір виразів: ( . )[ i ] діє тільки на y, ( . )++ діє тільки на y[i], 2*( . ) діє тільки на y[i]++ та 3+( . ) діє 'тільки' на 2*((y[i])++). Важливо зазначити, що таблиця дозволяє визначити ЯКИЙ з виразів буде використаний кожним з операторів, але відповіді на питання "КОЛИ кожний оператор вступить в дію", таблиця не дає. В даному прикладі оператор ( . )++ діє тільки на y[i] за правилами таблиці, але самі по собі рівні поєднання не визначають час виконання суфікса ++ (оператор ( . )++ буде використаний лише після обчислення у виразі елементу y[i]).

Ряд багатосимвольних операторів отримують власні "імена", побудовані з назв операторів для кожного свого символу. Наприклад, оператори += та -= часто називаються плюс дорівнює та мінус дорівнює, а не "присвоєння суми" та "присвоєння різниці", що було б громіздкіше.

Поєднання операторів у C та C++ визначається скоріше граматикою мови (викладеною у відповідних стандартах), а не таблицею пріоритету. Це створює деякі приховані конфлікти. Наприклад, у мові С, синтаксис для виразу з умовним переходом є таким:

logical-OR-expression ? expression : conditional-expression

в той час коли у C++ він такий:

logical-OR-expression ? expression : assignment-expression

Таким чином вираз:

e = a < d ? a++ : a = d

у двох мовах граматично розбивається по різному. У мові C цей вираз є синтаксичною помилкою, але багато компіляторів розбивають вираз так:

e = ((a < d ? a++ : a) = d)

що є семантичною помилкою, оскільки результат виразу з умовним переходом (яким може бути a++) не є адресованим значенням (lvalue). У C++ це розбивається як:

e = (a < d ? a++ : (a = d))

що є правильним виразом.

Пріоритет побітових операторів було розкритиковано . Концептуально, оператори & and | є арифметичними операторами, подібними до + and *.

Вираз a & b == 7 синтаксично розбивається як a & (b == 7), коли вираз a + b == 7 розбивається як (a + b) == 7. Це потребує частішого застосування круглих дужок.

Синоніми операторів C++

C++ визначає[1] набір ключових слів, які можуть діяти як псевдоніми деяких операторів: and (&&), bitand (&), and_eq (&=), or (||), bitor (|), or_eq (|=), xor (^), xor_eq (^=), not (!), not_eq (!=), compl (~). Їх можна використовувати тим самим чином як і ті символи які вони замінюють, оскільки псевдонім це не тільки той самий оператор але під іншим ім'ям, але скоріше це є текстовий еквівалент імені (строки символів) відповідного оператора. Наприклад, bitand можна використати для заміни не тільки побітового оператора але і оператора отримання адреси і навіть використати для вказання типів посилань (наприклад: int bitand ref = n; замість int &ref = n; ).

Специфікація ANSI для мови C резервує ці ключові слова як макроси препроцесора у заголовному файлі iso646.h. З метою збереження сумісності із C, у мові C++ передбачено заголовний файл ciso646, додавання якого не дає жодного ефекту.

Посилання

ISO/IEC JTC1/SC22/WG21 - The C++ Standards Committee (1 September 1998). ISO/IEC 14882:1998(E) Programming Language C++. International standardization working group for the programming language C++. с. 40–41.

Зовнішні посилання

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[modulo-1] Оператор отримання остачі працює лише з цілочисельними операндами, для чисел з рухомою комою має бути застосована відповідна бібліотечна функція (наприклад fmod).

[bitshift-2] В контексті потоків введення/виведення бібліотеки iostream, автори часто називають оператори << та >> як “вставити в” або "внесення в потік" та “взяти з” або "винесення з потоку", відповідно.

[rightbitshift-3] Відповідно до стандарту C99, зсув вправо від'ємного числа залежить від його конкретної реалізації. У більшості реалізацій застосовується арифметичний зсув, але можливим є і логічний зсув.

[arrowstar-4] Приклад можна знайти у "Implementing operator->* for Smart Pointers" by Scott Meyers.

[methodptr-5] У випадку, коли оператор ->* працює за замовчуванням, параметр R буде методом-покажчиком на метод класу Т і повернене значення нагадуватиме деякий функтор, що готовий до виклику з параметрами методу (і тільки ними).

[sizeof-6] При визначенні розміру змінної, круглі дужки не обов'язкові, вони потрібні лише при визначенні розміру типу даних. Однак, зазвичай, вони все одно вживаються.

[alignof-7] У мові C++ визначено оператор alignof, тоді як у C _Alignof. Обидва оператори мають однакову семантику.

[8] ISO/IEC JTC1/SC22/WG21 - The C++ Standards Committee (1 September 1998). ISO/IEC 14882:1998(E) Programming Language C++. International standardization working group for the programming language C++. с. 40–41.