Основные операторы Java

Все операторы Java можно разделить на четыре группы: арифметические, логиче­ские, побитовые и сравнения. Рассмотрим последовательно каждую группу опе­раторов. Начнем с арифметических. Эти операторы перечислены в табл. 1.2

Таблица 1.2. Арифметические операторы Java

Эти операторы имеют некоторые особенности. В первую очередь обращаем вни­мание на оператор деления /. Если операндами являются целые числа, в ка­честве значения возвращается результат целочисленного деления. Рассмотрим последовательность команд:

int a=5,b=2; double x=a/b;

В данном примере переменная x получает значение 2.0, а не 2.5, как можно было бы ожидать. Дело в том, что сначала вычисляется выражение a/b. Поскольку операнды целочисленные, выполняется целочисленное деление. И только по­сле этого полученное значение преобразуется к формату double и присваивается переменной x.

Для того чтобы при целочисленных операндах выполнялось обычное деление, перед выражением с оператором деления указывается в круглых скобках иден­тификатор типа double (или float). Например, так:

int a=5,b=2;

double x=(double)a/b;

Теперь значение переменной x равно 2.5.

В Java, как и в С++, есть группа упрощенных арифметических операторов с присваиванием. Если op — один из операторов сложения, умножения, деления и вычисления остатка, то упрощенная форма этого оператора с присваиванием имеет вид op=. Это тоже бинарный оператор, как и оператор op, а команда вида x op=y является эквивалентом команды x=x op y.

Еще два исключительно полезных унарных оператора — операторы инкремента (++) и декремента (--). Действие оператора декремента сводится к увеличению на единицу значения операнда, а оператор декремента на единицу уменьшает операнд. Другими словами, команда x++ эквивалентна команде x=x+1, а команда x-- эквивалентна команде x=x-1. У операторов инкремента и декремента есть не только представленная здесь постфиксная форма (оператор следует после опе­ранда: x++ или x--), но и префиксная (оператор располагается перед операндом: ++x или --x). С точки зрения действия на операнд нет разницы в том, префикс­ная или постфиксная формы оператора использованы. Однако если выражение с оператором инкремента или декремента является частью более сложного вы­ражения, различие в префиксной и постфиксной формах операторов инкремента и декремента существует. Если использована префиксная форма оператора, сна­чала изменяется значение операнда, а уже после этого вычисляется выражение. Если использована постфиксная форма оператора, сначала вычисляется выраже­ние, а затем изменяется значение операнда. Рассмотрим небольшой пример:

int n,m;

n=10;

m=n++;

В этом случае после выполнения команд переменная n будет иметь значение 11, а переменная m — значение 10. На момент выполнения команды m=n++ значение переменной n равно 10. Поскольку в команде m=n++ использована постфиксная форма оператора инкремента, то сначала выполняется присваивание значения переменной m, а после этого значение переменной n увеличивается на единицу.

Иной результат выполнения следующих команд:

int n,m;

n=10;

m=++n;

Обе переменные (n и m) в этом случае имеют значение 11. Поскольку в команде m=++n использована префиксная форма инкремента, сначала на единицу увели­чивается значение переменной n, а после этого значение переменной n присваи­вается переменной m.

Следующую группу образуют логические операторы. Операндами логических операторов являются переменные и литералы типа boolean. Логические опера­торы Java перечислены в табл. 1.3.

Таблица 1.3. Логические операторы Java

Логические операторы обычно используются в качестве условий в условных операторах и операторах цикла.

В табл. 1.4 перечислены операторы сравнения, используемые в Java.

Таблица 1.4. Операторы сравнения Java

Операторы сравнения обычно используются совместно с логическими операто­рами.

Для понимания принципов работы поразрядных операторов необходимо иметь хотя бы элементарные познания о двоичном представлении чисел. Напомним читателю некоторые основные моменты.

В двоичном представлении позиционная запись числа содержит нули и еди­ницы.

Старший бит (самый первый слева) определяет знак числа. Для положитель­ных чисел старший бит равен нулю, для отрицательных — единице.

Перевод из двоичной системы счисления положительного числа с позицион­ной записью b_nb_n-1...b₂b₁b₀ (b_i могут принимать значения 0 или 1, старший бит для положительных чисел b_n = 0) в десятичную выполняется так:

b₀2⁰ + b₁2¹ + b₂2² +... + b_n-12^n-1 + b_n2ⁿ .

Для перевода отрицательного двоичного числа в десятичное представление производится побитовое инвертирование кода (об операции побитового ин­вертирования — см. далее), полученное двоичное число переводится в деся­тичную систему, к нему прибавляется единица (и добавляется знак минус).

Для перевода отрицательного числа из десятичной в двоичную систему от модуля числа отнимают единицу, результат переводят в бинарный код и затем этот код инвертируют.

Умножение числа на два эквивалентно сдвигу влево на один бит позиционной записи числа (с заполнением первого бита нулем).

Побитовые операторы Java описаны в табл. 1.5.

Таблица 1.5. Побитовые операторы Java

За редким исключением, побитовые операции используются в случаях, когда необходимо оптимизировать программу в отношении быстродействия.

Помимо перечисленных операторов, в Java есть единственный тернарный опе­ратор (у оператора три операнда). Формально оператор обозначается как ?:. Синтаксис вызова этого оператора следующий:

условие?значение_1:значение_2

Первым операндом указывается условие — выражение, возвращающее в качестве значения логическое значение. Если значение выражения-условия равно true, в качестве значения тернарным оператором возвращается значение_1. Если зна­чением выражения-условия является false, тернарным оператором в качестве значения возвращается значение_2.

Несколько замечаний по поводу оператора присваивания (оператор =). В Java оператор присваивания возвращает значение. Команда вида x=y выполняется следующим образом. Сначала вычисляется выражение y, после чего это выра­жение приводится к типу переменной x и затем записывается в эту переменную. Благодаря тому, что, в отличие от других операторов с равными приоритетами, присваивание выполняется справа налево, в Java допустимыми являются ко­манды вида x=y=z. В этом случае значение переменной z присваивается сначала переменной y, а затем значение переменной y присваивается переменной x.

Еще одно замечание касается упрощенных форм операторов с присваиванием, то есть операторов вида op=. Хотя утверждалось, что команда вида A op=B эк­вивалента команде A=A op B, это не совсем так. При выполнении команды вида A op=B сначала вычисляется выражение A op B, затем полученное значение при­водится к типу переменной A и только после этого присваивается переменной A. Поскольку приведение к типу переменной A выполняется, фактически, явно, а в команде A=A op B приведение типов неявное, может проявиться разница в использовании полной и упрощенной форм команд присваивания. Рассмо­трим простой пример:

byte a=10,b=20;

// Правильно:

a+=20;

// Неправильно:

a=a+b;

В данном случае команда a+=20 является корректной, а команда a=a+b — нет. В первом случае литерал 20 типа int «насильственно» приводится к типу byte в силу особенностей оператора +=. Во втором случае результат вычисления вы­ражения a+b автоматически расширяется до типа int, а автоматическое приведе­ние типа int к типу byte запрещено.

Напоследок приведем в табл. 1.6 данные о приоритете различных операторов в Java.

Таблица 1.6. Приоритеты операторов в Java

Операторы равных приоритетов (за исключением присваивания) выполняются слева направо. В случаях когда возникают сомнения в приоритете операторов и последовательности вычисления выражений, рекомендуется использовать круглые скобки.

Примеры программ

Далее рассмотрим некоторые задачи, которые иллюстрируют возможности Java и специфику синтаксиса этого языка.