Ausdrücke (1) Grundlegende Eigenschaften

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1 Ausdrücke () Grundlegende Eigenschaften bestehen aus Literalen, Konstanten, Variablen und Operatoren einfachster Ausdruck ist das Semikolon, es bewirkt nichts. Ausdrücke werden mit einem Semikolon abgeschlossen. konsequenterweise ist der Ausdruck a; korrekt. Hier wird die Variable a ausgewertet ohne dass jedoch das Ergebnis abgespeichert wird. bei der Auswertung wird eine genau definierte Reihenfolge, die durch Prioritäten gegeben wird, eingehalten Beispiel: * 5 nach Punkt-vor-Strich-Regel muss zuerst die Multiplikation und dann die Addition ausgewertet werden Vorlesung Informatik, WS 27

2 Ausdrücke (2) Prioritäten Operator Elementselektion Zeigerselektion Funktionsaufruf Postinkrement Postdekrement Objektgröße Typgröße Präinkrement Prädekrement Komplement Nicht Unäres Minus Unäres Plus Adresse Dereferenzierung Cast (Typkonvertierung) Regel Objekt. Element Objekt -> Element Ausdruck ( Ausdrucksliste ) Lvalue ++ Lvalue -- sizeof Objekt sizeof Typ ++ Lvalue -- Lvalue ~ Ausdruck! Ausdruck - Ausdruck + Ausdruck & Lvalue * Ausdruck (Typ) Ausdruck Vorlesung Informatik, WS 27

3 Ausdrücke (3) Prioritäten Operator Multiplikation Division Modulo Addition Subtraktion Linksschieben Rechtsschieben Kleiner Kleiner gleich Größer Größer gleich Gleichheit Ungleich Regel Ausdruck * Ausdruck Ausdruck / Ausdruck Ausdruck % Ausdruck Ausdruck + Ausdruck Ausdruck - Ausdruck Ausdruck << Ausdruck Ausdruck >> Ausdruck Ausdruck < Ausdruck Ausdruck <= Ausdruck Ausdruck > Ausdruck Ausdruck >= Ausdruck Ausdruck == Ausdruck Ausdruck!= Ausdruck Vorlesung Informatik, WS 27

4 Ausdrücke (4) Prioritäten Operator Bitweises Und Bitweises Exklusiv-Oder Bitweises Oder Logisches Und Logisches Oder Einfache Zuweisung Multiplikation und Zuweisung Division und Zuweisung Modulo und Zuweisung Addition und Zuweisung Subtraktion und Zuweisung Linksschieben und Zuweisung Rechtsschieben und Zuweisung Bitweises Und und Zuweisung Bitweises Oder und Zuweisung Bitweises Exklusiv-Oder und Zuweisung Regel Ausdruck & Ausdruck Ausdruck ^ Ausdruck Ausdruck Ausdruck Ausdruck && Ausdruck Ausdruck Ausdruck Lvalue = Ausdruck Lvalue *= Ausdruck Lvalue /= Ausdruck Lvalue %= Ausdruck Lvalue += Ausdruck Lvalue -= Ausdruck Lvalue <<= Ausdruck Lvalue >>= Ausdruck Lvalue &= Ausdruck Lvalue = Ausdruck Lvalue ^= Ausdruck Vorlesung Informatik, WS 27

5 Ausdrücke (5) Prioritäten Operator Regel Bedingte Zuweisung Komma Ausdruck? Ausdruck : Ausdruck Ausdruck, Ausdruck Assoziativitäten wie aus den Tabellen ersichtlich, gibt es mehrere Operatoren mit gleicher Priorität Binäre Operatoren haben genau zwei Operanden und sind mit Ausnahme der Zuweisung links bindend, d.h. es wird von links nach rechts ausgewertet, falls mehrere Operatoren der gleichen Priorität vorhanden sind. Unäre Operatoren haben genau einen Operanden und sind rechts bindend, ihr Operand steht rechts neben dem Operator. Vorlesung Informatik, WS 27

6 Ausdrücke (6) Operatoren, Zuweisung auf der linken Seite der Zuweisung steht prinzipiell eine Variable, der sogenannte Lvalue, dem das Ergebnis des Ausdrucks auf der rechten Seite zugewiesen wird unterscheidet sich der Typ auf der rechten Seite, wird das Ergebnis zu diesem Typ konvertiert, falls das nicht möglich ist, gibt der Compiler eine Fehlermeldung aus das Ergebnis einer Zuweisung ist wieder ein Wert, mit dem weitergerechnet werden kann, z.b. für eine Mehrfachzuweisung: a = b = c = d = e = ; wird zuerst e zugewiesen, dann d, c, b und a. Im Prinzip wird folgendermaßen ausgewertet: a = (b = (c = (d = (e = )))); Vorlesung Informatik, WS 27

7 Ausdrücke (7) Operatoren, Inkrement und Dekrement Erhöhung und Verringerung von Variablen kann prinzipiell wie folgt realisiert werden: wert = wert + ; // Erhöhe um eins wert = wert - ; // Vermindere um eins Solche Operationen kommen häufig vor, viele Prozessoren haben dafür eigene Befehle. Da C eine maschinennahe Programmiersprache ist, wurden dafür eigene Operatoren eingeführt: wert++; // Erhöhung um eins wert--; // Verminderung um eins Handelt es sich um eine Ganzzahlvariable, wird sie um erhöht/vermindert, bei einer Gleitkommavariable wird. addiert/subtrahiert. Bei Zeigerarithmetik wird das nächste Element ausgewählt. Vorlesung Informatik, WS 27

8 Ausdrücke (8) Operatoren, Inkrement und Dekrement die Operatoren ++ und können auch vor eine Variable geschrieben werden, dann handelt es sich um ein Präinkrement / Prädekrement ein Präinkrement / Prädekrement wird vor Auswertung des Ausdrucks durchgeführt ein Postinkrement / Postdekrement wird nach Auswertung des Ausdrucks durchgeführt. Beispiel: a = b = 3; c = a++; // erst Zuweisung von c, dann Erhöhung von a um Ergebnis: a = 4 und c = 3 d = ++b; // erst Erhöhung von b um, dann Zuweisung von d Ergebnis: b = 4 und d = 4 Vorlesung Informatik, WS 27

9 Ausdrücke (9) Operatoren, Inkrement und Dekrement Inkrement- und Dekrement-Operatoren können nur auf Variablen, nicht jedoch auf Ausdrücke angewandt werden: (a + b)++ // Fehler: sinnloser Ausdruck die Auswertereihenfolge wird durch zusätzlich eingefügte Klammern nicht beeinflusst: b = a++; b = (a++); // ist äquivalent zu Inkrement- und Dekrement-Operatoren sollten niemals mehrfach auf die gleiche Variable angewandt werden: i = i++ - i++; // das Ergebnis ist immer 2 i = --i - --i; // das Ergebnis ist immer warum? Vorlesung Informatik, WS 27

10 Ausdrücke () Operatoren, Inkrement und Dekrement weitere Beispiele: i = i - --i; ergibt, da i vor Ausführung der Anweisung dekrementiert wird i = i (--i + ) ergibt ebenfalls. Zuerst wird der Wert links vom ermittelt, dann der Subausdruck in der Klammer ausgewertet und dabei i dekrementiert. Bei der nun folgenden Subtraktion kommt heraus. ein weiteres Beispiel, das allerdings compilerabhängig ist: i = ; i = 2 * --i * --i; Vorlesung Informatik, WS 27

11 Ausdrücke () Operatoren, Inkrement und Dekrement sinnvolle Anwendung des Inkrement / Dekrement-Operators: i++; kürzere Schreibweise, Verringerung von Fehlerquellen Abkürzende Schreibweisen für Operationen Die Operationen x = x * ; y = y + ; können vereinfacht geschrieben werden als: x *= ; y += ; Vorlesung Informatik, WS 27

12 Ausdrücke (2) Operatoren, Abkürzende Schreibweisen Probleme mit abkürzenden Schreibweisen, wenn Ausdruck zu komplex Beim Versuch, Fazit: x = x * 2 + y; zu ersetzen durch x *= 2 + y; führt zu einem falschen Ergebnis, da der Ausdruck wie folgt interpretiert wird: x = x * (2 + y); Inkrement- und Dekrement-Operatoren sollten nur einmal in einem Ausdruck verwendet werden vereinfachte Schreibweisen sollten nur in einfachen und überschaubaren Ausdrücken verwendet werden Vorlesung Informatik, WS 27

13 Ausdrücke (3) Logische Operatoren es existiert kein eigener Datentyp, es wird int verwendet bedeutet falsch jede Zahl ungleich bedeutet wahr, also z.b. +, -, +5 Erhält man wahr aus logischen Operationen und Ausdrücken, so wird dies immer durch eine repräsentiert Vergleichsoperatoren Operator < <= > >= ==!= Erklärung Kleiner Kleiner gleich Größer Größer gleich Gleich Ungleich Vorlesung Informatik, WS 27

14 Ausdrücke (4) Vergleichsoperatoren Auswertung von logischen Ausdrücken am Beispiel des Tests auf das Intervall x 2: #include <stdio.h> main() { long ok; long wert; printf("geben Sie einen Wert zwischen und 2 ein: "); scanf("%ld",&wert); ok = <= wert <= 2; printf("ok: %ld\n", ok); } // end main erste Priorität hat Operator <=, dann Operator = wegen Linksbindung wird der linke Operator <= zuerst ausgewertet <= wert ergibt oder, das ist auf jeden Fall kleiner als 2, deshalb ist der gesamte Ausdruck immer Vorlesung Informatik, WS 27

15 Ausdrücke (5) Vergleichsoperatoren eine bessere Formulierung des Tests ist aus gezeigtem Grund wie folgt möglich: ok = <= wert && wert <= 2; leichter lesbar ist folgende Formulierung: ok = ( <= wert) && (wert <= 2); Eine Fehlerquelle ist die Verwendung des Vergleichsoperators anstelle des Zuweisungsoperators, z.b.: x == 2; Ausdruck ist korrekt, es gibt auch keinen Fehler Da Ergebnis nicht gespeichert wird, wird es schlicht verworfen Vorlesung Informatik, WS 27

16 Ausdrücke (6) Der Operator && Operand a Operand b a && b Realisierung der logischen Und-Verknüpfung dabei wird der links stehende Ausdruck zuerst ausgewertet Auswertung des rechten Ausdrucks erfolgt nur, wenn der linke Ausdruck wahr ist, also der Ausdruck insgesamt noch wahr werden kann kann ausgenutzt werden, wenn Bedingungen ungleiche Wahrscheinlichkeit haben Operatoren können wieder Ausdrücke oder Funktionen sein, die einen Wahrheitswert zurückgeben Wahrheitstabelle der Und-Operation Operand a Operand b a && b? Wahrheitstabelle der Und-Operation unter Beachtung der Auswertereihenfolge Vorlesung Informatik, WS 27

17 Ausdrücke (7) Der Operator Operand a Operand b a b Realisierung der logischen Oder-Verknüpfung dabei wird der links stehende Ausdruck zuerst ausgewertet Auswertung des rechten Ausdrucks erfolgt nur, wenn der linke Ausdruck unwahr ist, also der Ausdruck insgesamt noch unwahr werden kann kann ausgenutzt werden, wenn Bedingungen ungleiche Wahrscheinlichkeit haben Operatoren können wieder Ausdrücke oder Funktionen sein, die einen Wahrheitswert zurückgeben Wahrheitstabelle der Oder-Operation Operand a Operand b a b? Wahrheitstabelle der Oder-Operation unter Beachtung der Auswertereihenfolge Vorlesung Informatik, WS 27

18 Ausdrücke (8) Der Operator! zum Negieren eines Wahrheitswertes auch dieser Operator interpretiert nur als falsch und alle anderen Werte als wahr und liefert als Ergebnis (falsch) oder (wahr) zur Verwendung der Negation in logischen Ausdrücken und ggf. die Wandlung zu äquivalenten Ausdrücken (siehe Kapitel Boolesche Schaltalgebra in der LV Rechnerarchitektur) kommen die Operatoren && und gleichzeitig in einem Ausdruck vor, muss beachtet werden, dass && eine höhere Priorität hat soll explizit eine andere Reihenfolge vorgegeben werden, muss dies durch Klammerung sichergestellt werden, ggf. auch nur zur besseren Lesbarkeit Operand a!a Wahrheitstabelle der Nicht-Operation Vorlesung Informatik, WS 27

19 Ausdrücke (9) Der Operator? : bedingte Zuweisung, entspricht einer if-else-anweisung ist ein Ausdruck und bietet die Möglichkeit, Bedingungen dort zu formulieren, wo nur Ausdrücke aber keine Anweisungen stehen dürfen alle drei Teile müssen zusammen angegeben werden, also Bedingung? if-ausdruck : else-ausdruck Abstände durch korrektes Einfügen von Whitespaces muss dem Compiler die Möglichkeit gegeben werden, die Ausdrücke korrekt auszuwerten der Ausdruck a+++b könnte interpretiert werden als a + ++b oder als a++ + b Operatoren aus mehreren Zeichen müssen immer zusammen geschrieben werden. Falsch ist beispielsweise a = = b zwischen Schlüsselwörtern und Namen muss auch ein Leerzeichen stehen Vorlesung Informatik, WS 27