Презентация "Язык программирования Си. Приведение типов, операции. Потоковый ввод-вывод"


Подписи к слайдам:
Язык программирования Си: приведение типов, операции, потоковый ввод-вывод

  • Язык программирования Си
  • Приведение типов, операции
  • Потоковый ввод-вывод
  • Югов Иван Олегович
  • МОУ Гимназия №10, г. Тверь

Приведение типов

  • Переменной (параметру функции, результату функции и т. п.) присваивается значение, имеющее не её тип:
  • char K = 100; short P = K;
  • long long T = 100L;
  • float R = 3;
  • double Z = R;
  • float Bound() {return 10;}
  • Это возможно, т. к. программа произведёт приведение типов — преобразует (приведёт) передаваемое значение к требуемому типу.
  • Приведение типов выполняется автоматически.

Приведение типов

  • Возможны проблемы:
  • short P = 500; char K = P;
  • Значение может выходить за рамки назначаемого типа — переполнение.
  • При этом:
  • либо геренируется ошибка при выполнении программы (Runtime Error);
  • либо в результате получается неверное значение.
  • Контролируйте приведение типов.

Приведение типов

  • Приведения, не вызывающие проблем:
  • «коротких» целочисленных типов — к более «длинным» с такой же знаковостью (расширение типа):
  • short ← char,
  • unsigned long long ← unsigned short;
  • «коротких» вещественных типов — к более «длинным» (расширение типа):
  • double ← float, long double ← double;
  • целых типов — к вещественным достаточной точности:
  • float ← char, float ← short, double ← long.

Приведение типов

  • Возможны переполнения при приведении:
  • «длинных» числовых типов — к более «коротким» (сужение типа):
  • char ← long (500), float ← double (7.5E+50);
  • беззнаковых целочисленных типов — к знаковым целочисленным:
  • signed short ← unsigned short (40000);
  • знаковых целочисленных типов — к беззнаковым целочисленным:
  • unsigned char ← signed char (-1).

Приведение типов

  • Возможны потери точности при приведении:
  • вещественных типов — к целочисленным (отбрасывается дробная часть):
  • short ← float (6.9);
  • целочисленных типов — к вещественным недостаточной точности (потеря младших разрядов):
  • float ← long (1000000000),
  • double ← long long (200000000000000000).

Приведение типов

  • Можно явно указать тип, к которому нужно преобразовать значение (операция приведения типа):
  • char K = 120; P = (short)K;
  • Z = (unsigned long long)40000;
  • return (_Bool)F;
  • При приведении числового типа к типу _Bool значение 0 остаётся 0, любое другое — преобразуется к значению 1.
  • Явное указание типа не предотвращает возможных проблем.

Операции

  • Группы операций (операторов):
  • арифметические (сложение, умножение…);
  • сравнения («равно», «меньше»…);
  • логические («не», исключающее «или»…);
  • битовые (сдвиги, битовые логические…);
  • присваивания;
  • прочие (индекс, разыменование, приведение типа, инкремент…).

Свойства операций

  • Операнд — величина, над которой выполняется операция.
  • По числу операндов операции бывают:
  • унарные (1 операнд):
  • –F, (short)Z, i++;
  • бинарные (2 операнда):
  • a = b, 7 – t, K >> 4, L & 0xFC;
  • тернарные (3 операнда):
  • F ? a : b.

Свойства операций

  • По способу записи унарные операции бывают:
  • префиксные — записываются перед операндом:
  • !K, (float)Y, ~6, –F;
  • постфиксные — записываются после операнда:
  • i++, j––.

Приоритет

  • Приоритет — свойство операции, влияющее на порядок вычисления её результата по отношению к другим операциям.
  • Приоритет выражается числом.
  • Больше число — выше приоритет.
  • Операция вычисляется только после того, как над её операндами вычислены все операции с бо́льшим приоритетом:
  • z = C + A * (long)x + B * (long)y;
  • 16
  • 16
  • 16
  • 16
  • 16
  • 16
  • 16
  • 14
  • 14
  • 2
  • 12
  • 12
  • 13
  • 13

Приоритет

  • Порядок вычисления, как правило, такой:
  • Унарные.
  • Арифметика, сдвиги.
  • Логика: сравнения, битовая, обычная.
  • Условие.
  • Присваивания.
  • Приоритет обычно соответствует «естественному» порядку их понимания.
  • Приоритет можно менять с помошью скобок (): R = (2 + 2) * 2;

Ассоциативность

  • Ассоциативность — свойство операции, означающее порядок вычисления в цепочке операций с таким же приоритетом. Бывает:
  • слева направо: a + 7 – 2 + 6 – f — 2;
  • справа налево: a = b = c = d = 0.
  • На порядок вычисления операций влияют их приоритет и ассоциативность.
  • z = C + A * (long)x + B * (long)y;
  • 16
  • 16
  • 16
  • 16
  • 16
  • 16
  • 16
  • 14
  • <
  • 14
  • <
  • 2
  • <
  • 12
  • >
  • 12
  • >
  • 13
  • >
  • 13
  • >

Ассоциативность

  • Ассоциативность операций обычно соответствует «естественному» порядку их понимания:
  • Унарные префиксные — справа налево.
  • Унарные постфиксные — слева направо.
  • Присваивания — справа налево.
  • Остальные бинарные — слева направо.

Арифметические операции

  • Определены 5 арифметических операций:
  • сложение (+): 5 + 6, a + b + c, 1.5 + K;
  • вычитание (–): 9.0 – 7.4, -6E-3 – A;
  • умножение (*): 10 * a, k * x;
  • деление (/): 100 / 3, Prime / 5, 4.2 / 0.6;
  • получение остатка от деления (деление по модулю) (%): 100 % 3, U % p.
  • Операнды целые или вещественные (для % — только целые).
  • Тип результата — «больший» из типов операндов.
  • Если появляется «минус», то знаковый.

Смена знака

  • Определены 2 операции смены знака:
  • плюс (+): +b, +(e - 2);
  • минус (смена знака) (–): –Y, -(B + 2).
  • Операнды целые или вещественные.
  • Тип результата — как у операнда.
  • Если появляется «минус», то знаковый. Возможно расширение типа.

Битовый сдвиг

  • Определены 2 операции битового сдвига:
  • сдвиг вправо (>>): A >> 7, 0xFF >> p;
  • сдвиг влево (<<): 1 << p.
  • Операнды целые.
  • Тип результата — int или long long.
  • Второй операнд может быть отрицательным (сдвиг в обратную сторону).
  • Сдвиг вправо — арифметический, сохраняет старший бит (знак) операнда.

Битовый сдвиг

  • Сдвиги используются в операциях над битами, а также для быстрого умножения и деления целых чисел на степени двойки:
  • K << 4 ~ K * 16
  • P >> 10 ~ P / 1024
  • (для положительных P)
  • P >> 10 ~ (P - 1) / 1024
  • (для отрицательных P)

Операции сравнения

  • Операнды логического типа (целые — 0 или 1), результат логического типа.
  • У операций «равно» и «не равно» приоритет ниже, чем у остальных операций сравнения.
  • Не путайте сравнение на равенство (==) с присваиванием (=).
  • Определены 6 операций сравнения:
  • равно (==);
  • больше (>);
  • меньше (<);
  • не равно (!=);
  • меньше или равно (<=);
  • больше или равно (>=).

Логические операции

  • Определены 7 логических операций:
  • Операции «НЕ» — префиксные: ~P, !(K > 5).
  • Типы операндов и результата битовых операций — int или long long, логических — логический.
  • Логические:
  • «НЕ» (!);
  • «И» (&&);
  • «ИЛИ» (||).
  • Битовые:
  • «НЕ» (~).
  • «И» (&);
  • «ИЛИ» (|);
  • исключающее «ИЛИ» (^).

Приращения

  • Определены 4 операции приращения:
  • префиксный инкремент (++): ++P;
  • префиксный декремент (––): ––P;
  • постфиксный инкремент (++): P++;
  • постфиксный декремент (––): P––.
  • Увеличивают (уменьшают) значение операнда на единицу. Операнд — только переменная.
  • Результат того же типа, что и операнд.

Приращения

  • Префиксный инкремент (декремент) изменяет значение аргумента и возвращает его новое значение:
  • k = 7; p = ++k;
  • k = 7; p = ––k;
  • Постфиксный инкремент (декремент) возвращает текущее значение аргумента и только потом его изменяет:
  • k = 7; p = k++;
  • k = 7; p = k––;
  • k = 8, p = 8
  • k = 6, p = 6
  • k = 8, p = 7
  • k = 6, p = 7

Присваивания

  • Определены 10 операций присваивания:
  • =, +=, –=, *=, /=, %=, <<=, >>=, &=, ^=, |=.
  • Левый операнд — только переменная.
  • Сами возвращают присвоенное значение с типом левого операнда: a = b + (c = 6) * 2.
  • Присваивания с операциями работают так:
  • k += 7; аналогично k = k + 7;
  • T *= 7 + e; аналогично T = T * (7 + e);
  • Приоритет — низкий.
  • Ассоциативность — справа налево.

Условие

  • Единственная тернарная операция — условие:
  • операнд1 ? операнд2 : операнд3
  • Если значение первого операнда «истинно» (не ноль), то возвращает второй операнд, иначе возвращает третий операнд:
  • если операнд1 , то операнд2 , иначе операнд3
  • max = x > y ? x : y;
  • sign = a == 0 ? 0 : a > 0 ? 1 : -1;
  • Ассоциативность — справа налево.

Потоковый ввод-вывод

  • Потоковый ввод-вывод доступен в C++.
  • Используется заголовочный файл iostream.
  • Для его использования пишем в начале кода:
  • #include <iostream>
  • Также включаем пространство имён:
  • using namespace std;
  • Каждая программа в операционной системе по умолчанию уже может работать с несколькими стандартными потоками.

Потоковый ввод-вывод

  • Поток — способ единообразной работы с файлами, устройствами ввода-вывода и т. п.
  • Обычно определены 4 стандартных потока:
  • Если не указать пространство имён в заголовке, то придётся это делать перед именами потоков: std::cin, std::cout.
  • Название
  • Имя
  • Примечание
  • Стандартный ввод
  • cin
  • Клавиатура
  • Стандартный вывод
  • cout
  • Экран
  • Стандартный вывод ошибок без буферизации
  • cerr
  • Станд. вывод ошибок с буферизацией
  • clog

Потоковый ввод-вывод

  • Вывод значений констант, переменных и т. п. на экран — с помощью операции <<:
  • cout << a;
  • Ввод значений переменных с клавиатуры — с помощью >>:
  • cin >> K;
  • Можно вводить (выводить) несколько значений:
  • cin >> A >> B >> C;

Потоковый ввод-вывод

  • Манипуляторы задают некоторые параметры ввода-вывода.
  • Примеры:
  • cin >> oct >> N; cout << dec << p << endl;
  • Манипулятор
  • Назначение
  • endl
  • перевод строки
  • dec
  • меняет формат вывода чисел на десятичный
  • oct
  • меняет формат вывода чисел на восьмеричный
  • hex
  • меняет формат вывода чисел на шестнадцатеричный
  • showpos
  • показывает «+» перед неотрицательными числами
  • showpoint
  • показывает десятичную точку
  • noshowpoint
  • скрывает десятичную точку

Потоковый ввод-вывод

  • Ряд параметров определяется с помощью функций:
  • Примеры:
  • cout.width(4);
  • C = cout.fill();
  • Функция
  • Назначение
  • width(int x)
  • минимальное число знаков до следующего вывода
  • fill (char x)
  • устанавливает символ-заполнитель и возвращает предыдущий символ-заполнитель; по умолчанию в качестве символа-заполнителя используется пробел
  • precision(int x)
  • устанавливает число значащих цифр для чисел с плавающей точкой