Softwareentwicklung Ausdrücke und Typkonversionen

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1 Mag. iur. Dr. techn. Michael Sonntag Softwareentwicklung Ausdrücke und Typkonversionen Institut für Informationsverarbeitung und Mikroprozessortechnik (FIM) Johannes Kepler Universität Linz, Österreich Michael Sonntag 2004

2 ??? Fragen? Bitte gleich stellen!??? Michael Sonntag 2004

3 Java Ausdrücke Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 3

4 Alle Grundrechnungsarten stehen zur Verfügung Anwendbar auf: byte, short, int, long, float, double Achtung: Ist bei ganzen Zahlen ein Operand vom Typ long, so ist das Ergebnis vom Typ long; ansonsten ist Ergebnis vom Typ int (Unabhängig vom Typ der Operanden!) Fließkomma: Ein double, Ergebnis double, sonst float Gemischt: Vor Berechnung wird auf den "größten" Wert konvertiert, dieser ist auch der Ergebnistyp (z. B. float+short float) Zuweisung: = Links muß eine Variable stehen Achtung: Zuweisung "=", Vergleich "==" Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 4

5 +, -, *, /, %, (, ) Addition: + Subtraktion: - Unär: - zur Vorzeichenänderung +: Keine Wirkung, aber erlaubt Multiplikation: * Division: / Modulo: % Rest der Division (13%10=3) Klammern: ( und ) Für Zusammenfassung von Ausdrücken falls Standard- Auswertungsreihenfolge nicht erwünscht ist Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 5

6 +=, -=,... Kurzformen: Statt a=a+ kann man a+= schreiben Nur Abkürzung des Programmcodes Genau identisches Ergebnis Varianten: a+=b entspricht a=a+b a-=b entspricht a=a-b a*=b entspricht a=a*b a/=b entspricht a=a/b a%=b entspricht a=a%b Beispiele: a=2; b=3; a*=b; Ergebnis: a=6 und b=3 a=23; b=5; a%=b; Ergebnis: a=3 und b=5 Weiters existieren noch: <<=, >>=, >>>=, &=, ^=, = Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 6

7 ++, -- Inkrement und Dekrement-Operatoren Erhöhen bzw. erniedrigen die Variable um genau 1 Kann nur auf Variablen angewendet werden, nicht auf Ausdrücke! Können vor oder nach der Variable verwendet werden Vorgestellt: Erhöhen/erniedrigen, dann die Anweisung ausführen Nachgestellt: Anweisung ausführen, dann erhöhen/erniedrigen Beispiele: x=2; y=++x*3; Ergebnis: x=3 und y=9 x=2; y=x++*3; Ergebnis: x=3 und y=6 VORSICHT bei Verwendung in Ausdrücken! x=0; if(--x<0 && x++>1)?????» Ist in Java zwar genau definiert (Ergebnis: x=0; Ausdruck ist false)» Auf jeden Fall vermeiden: VIEL zu fehleranfällig! Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 7

8 Boolsche Operatoren Gleichheit/Ungleichheit: ==,!= Achtung: Zuweisung "=", Vergleich "=="! Vergleich: <, <=, >, >= Negation:! Vor einem boolschen Ausdruck; Umkehr des Wahrheitswertes Nach Möglichkeit vermeiden; nur wenn unbedingt nötig!»!(a!=b) entspricht a==b;!(a<=b) entspricht a>b; Und-Verknüpfung: && (&: Ohne Kurzschlußauswertung) Ergibt true, falls beide Ausdrücke true ergeben Oder-Verknüpfung: ( : Ohne Kurzschlußauswertung) Ergibt true, falls einer oder beide Ausdrücke true ergeben XOR-Verknüpfung: ^ (Nie Kurzschlußauswertung) Ergibt true, falls genau einer der beiden Ausdrücke true ergibt Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 8

9 Kurzschlußauswertung Java bricht die Auswertung eines boolschen Ausdrucks ab, sobald das Ergebnis feststeht Der Rest des Ausdrucks wird nicht mehr ausgewertet Betrifft && und a && b: Ergibt a false, wird b nicht ausgewertet a b: Ergibt a true, wird b nicht ausgewertet Beispiele: i=1; j=2; b=i<0 && ++j<0;» Kurzschlußauswertung: b=false und j=2» Vollständige Auswertung: b=false und j=3 i=0; j=20; b=i==0 j%i==0;» Kurzschlußauswertung: b=true» Vollständige Auswertung: Fehlermeldung, Programmabbruch! Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 9

10 Bitoperatoren Es gibt keinen Bit-Datentyp, aber die ganzzahligen Typen können als Bitfolge angesehen und verarbeitet werden Bitweises Und: & 5 & 3 = 2 (0101 & 0011 = 0010) Bitweises Oder: 5 3 = 7 ( = 0111) Bitweises Exclusives Oder: ^ 5 ^ 3 = 6 (0101 ^ 0011 = 0110) Bitweise Negation: ~ ~5 = 10 (~0101 = 1010) Können auch auf boolean angewendet werden KEINE Kurzschlußauwertung! Daher: Nicht mit logischen Operatoren verwechseln! Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 10

11 Schiebeoperatoren Schieben nach link: << Auffüllen von rechts mit 0 Beispiel: 5<<2=20 (000101<<2=010100) Schieben nach rechts mit Vorzeichen: >> Auffüllen von links mit dem höchstwertigsten Bit Beispiel: 20>>2=5 (010100>>2=000101) Beispiel: -14>>2=-4 ( >>2= ) Schieben nach rechts ohne Vorzeichen: >>> Auffüllen von links mit 0 Beispiel: 20>>>2=5 (010100>>2=000101) Beispiel: 50>>>2=12 (110010>>2=001100) Beispiel: -14>>>2=60 ( >>2= ) Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 11

12 Schiebeoperatoren ShiftTest.java Byte=31 Byte shift (>>2) signed: 7 Byte shift (>>2) unsigned: 7 Byte=-43 // = Byte shift (>>2) signed: -11 // = Byte shift (>>>2) unsigned: // = // Wird automatisch VOR dem Schieben auf int erweitert! Byte=-43 // = Byte shift (>>2) signed & 0x3f: 53 // = Byte shift (>>>2) unsigned & 0x3f: 53 // = Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 12

13 Auswahl- (=Konditional-) Operator Ein Art Verzweigung innerhalb eines Ausdrucks Ternärer Operator Boolscher-Ausdruck "?" Ausdruck1 ":" Ausdruck2 Ergibt der boolsche Ausdruck true, ist das Gesamtergebnis der Wert des Ausdrucks1, ansonsten der des Ausdrucks2 Nur der gewählte Ausdruck wird ausgewertet! Beispiele: min=x<y?x:y;» Berechnet das Minimum von x und y val=x!=0?y/x:-1;» Division von y durch x; ist x=0 ist das Ergebnis -1 Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 13

14 Operatorreihenfolge (1) Grundsatz: Auswertung von links nach rechts Assoziativität: Treten gleiche Operatoren nebeneinander auf, wird bei links-assoziativität von links nach rechts, bei rechts- Assoziativität von rechts nach links ausgewertet Besser: Klammerung verwenden! Rechts-assoziativ sind:» Einstellige Operatoren: +, -, ~,! (Hier aber kein Problem!)» Konditional-Operator: a?b:c?d:e entspricht a?b: (c?d:e) Wegen Klarheit nie ohne Klammern verwenden» Zuweisungsoperatoren: +=,, a=b=c entspricht a=(b=c) Dies sollte sowieso überhaupt nicht verwendet werden! Links-Assoziativ: a b c = (a b) c Rechts-Assoziativ: a b c = a (b c) Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 14

15 Operatorreihenfolge (2) Priorität Operator Funktion 14 l. Variablen/Methoden-Zugriff 14 l [] Indexoperator (Arrays) 14 l () Funktionsaufruf 13 r +, - Vorzeichen 13 r ++, -- Inkrement, Dekrement 13 r ~ Bit-Negation (Bit-NOT) 13 r! Boolesche Negation 13 r () Typecast 12 l *, /, % Multiplikative Operatoren 11 l +, - Additive Operatoren 10 l <<, >>, >>> Schiebe-Operatoren Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 15

16 Operatorreihenfolge (3) Priorität Operator Funktion 9 l <, <=, >, >=, instanceof Relationale Operatoren 8 l ==,!= Gleichheits-Operatoren 7 l & Bit-AND 6 l ^ Bit-XOR 5 l Bit-OR 4 l && Boolesches AND 3 l Boolesches OR 2 r?: Konditional-Operator 1 r =, *=, /=, %=, +=, -=, Zuweisungsoperatoren <<=, >>=, >>>=, &=, ^=, = Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 16

17 Operatorreihenfolge-Beispiel int i=55, j=97; if(i&15 < j&15) Ausgeben LowByte(55) < LowByte(97) else Ausgeben LowByte(55) >= LowByte(97) Fehlermeldung: "operator & cannot be applied to int,boolean"» Grund: i&(15<j)&15 ergibt: i&true&15, also integer (i) & boolean! Korrekt: if((i&15) < (j&15)) Ausgeben LowByte(55) < LowByte(97) else Ausgeben LowByte(55) >= LowByte(97) Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 17

18 Operatorreihenfolge-Beispiel Was ergeben folgende Ausdrücke: int a=1, b=2, c=3, res; res=++a*b++-c<<1 3; res=3 [2*2-3<<1 3 = 4-3<<1 3 = 1<<1 3 = 2 3 = 3], a=2,b=3,c=3 res%=(++b+2&~a)- --c; res=1 [(4+2&~2)-2 = (6&-3)-2 = 4-2 = 2; 3%2 = 1], a=2, b=4, c=2 boolean bool=(c^b+ ++a)>1<<3; bool=false [(2^4+3)>8 = (2^7)>8 = 5>8], a=3, b=4, c=2 Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 18

19 Strings - Kurzfassung Zeichenketten-Datentyp: "String" Ist eigentlich eine Klasse; wird später noch genauer behandelt Strings werden mit dem Operator "+" zusammengefügt Dieser Operator ist Links-Assoziativ» 1+2+"PCs" ergibt "3PCs"» "PC"+1+2 ergibt "PC12" String-Konstanten: Text unter Anführungszeichen Ausgabe von Strings "System.out.print(" String ");"» String auf Bildschirm ausgeben "System.out.println(" String ");"» String auf Bildschirm ausgeben und neue Zeile beginnen ("ln") Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 19

20 Java Typkonversionen Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 20

21 Typecasts (=Typkonversion) Typkonversionen können implizit erfolgen Z.B. Vergrößerungen bei gemischten Ausdrücken Java schneidet nie automatisch ab (keine impliz. Verkleinerungen)! Typkonversionen können/müssen auch explizit erfolgen: "(" Ziel-Datentyp ")" Ausdruck Vergrößerung: Kein Problem» Ganzzahlige Datentypen: Vorzeichen bleibt erhalten» Auf Fließkomma Datentypen: Leichte Rundungsfehler möglich Verkleinerung: Vordere Bits werden abgeschnitten» Ganzzahlige Datentypen: Vorzeichen kann sich ändern!» Fließkomma-Datentypen: Komplizierte Regeln (Besser vermeiden!)» Ergeben NIEMALS Fehlermeldung (auch nicht bei Über-/Unterlauf!) Keinerlei Umwandlung möglich: boolean, null Besondere Ausnahmen (z. B. auf String bzw. Referenz-Typen) Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 21

22 Typecasts Ausdrücke: Siehe "Ausdrücke in Java"» Regel: Beide Parameter werden auf den größeren umgewandelt» Ganze Zahlen ergeben zumindest int Konstanten: Ganzzahlige Konstanten: Immer vom Typ int» Anders gewünscht: Expliziter Typecast! Fließkommakonstanten: Immer vom Typ double» Float gewünscht: f nachstellen (z. B. 3.14f)! Der Compiler überprüft alle Zuweisungen/Ausdrücke Bei fehlenden Typecasts gibt es eine Fehlermeldung! Zur Laufzeit keine Fehlermeldungen» Dies funktioniert nur hier; bei Referenzen ist dies schon möglich! Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 22

23 Typecasts-Beispiel Verkleinerung von int auf short (short)0x = 0x5678 Ein int der nicht in byte paßt, verändert Vorzeichen und Wert (byte)255 = -1 Zu großer float-wert ergibt größtmöglichen int-wert (int)1e20f = Zuweisungs-Typecast (erforderlich!) byte b=(byte)i+3; char c=(char)b; Explizite Typecasts sind später bei Objektorientierung wichtig! Sammlungen von Objekten mit verschiedenen Datentypen Michael Sonntag Ausdrücke und Typkonversionen 23