Operator (programowanie)
Operator – konstrukcja językowa jedno-, bądź wieloargumentowa zwracająca wartość.
Do podstawowych operatorów, będących elementem większości języków programowania, należą operatory arytmetyczne: dodawania (+), odejmowania (-), mnożenia (*), dzielenia (/); operatory porównania: większe niż (>), mniejsze niż (<), większe równe (>=), mniejsze równe (<=), równe (= lub ==), różne (<> lub !=), a także operatory operacji logicznych, operacji bitowych, przypisań itd. Główne cechy opisujące operator to liczba i typy argumentów, typ wartości zwracanej, wykonywane działanie, priorytet oraz łączność lub jej brak oraz umiejscowienie operatora względem operandów. Dany język posiada swoją listę operatorów wraz z określonymi cechami, mówiącymi o kolejności wykonywania operacji w przypadku, gdy nie zastosowano nawiasów. W niektórych językach można definiować nowe operatory oraz zmieniać priorytety i łączność.
Umiejscowienie względem operandów
Operator umieszczany przed swoimi operandami nazywa się operatorem przedrostkowym (prefiksowym), po operandach — przyrostkowym (postfiksowym), pomiędzy operandami — wrostkowym (infiksowym). Dla operatorów składających się z kilku symboli leksykalnych powyższe rozróżnienie nie zachodzi.
Pierwszeństwo, priorytet
Pierwszeństwo operatorów określa jak należy interpretować wyrażenie gdzie na jednym poziomie (struktury nawiasowej) występują dwa operatory. Przykładowo a + b * c może być interpretowane jako (a + b) * c lub a + (b * c). Gdy + ma wyższy priorytet niż *, zachodzi sytuacja pierwsza. Gdy jest na odwrót — druga. Projektanci języków programowania starają się tak dobierać priorytety, żeby odpowiadały intuicji w typowych konstrukcjach. Na przykład operatory arytmetyczne mają priorytety zgodne z kolejnością wykonywania działań, niższy priorytet mają operatory porównania a jeszcze niższy operatory logiczne. Dlatego wyrażenie 1+2*x < 3 || x==0 nie musi być zapisane jako ((1+(2*x)) < 3) || (x==0).
Łączność, wiązanie
Łączność to cecha operatorów pozwalająca jednoznacznie interpretować wyrażenie w którym występują operatory o tym samym priorytecie (w szczególności kilka wystąpień tego samego operatora). Wyrażenie a+b-c będzie zinterpretowane jako (a+b)-c jeśli operatory + i - są lewostronnie łączne a a+(b-c) jeśli prawostronnie łączne. Operatory o tym samym priorytecie ale innej łączności nie mogą być mieszane ze sobą. Operatory mogą nie być łączne, wtedy również ich mieszanie z innymi jest niedozwolone. W większości języków podstawowe operatory arytmetyczne są łączne lewostronnie, natomiast operatory potęgowania czy przypisania prawostronnie.
Lista operatorów w najpopularniejszych językach
(do uzupełnienia o pozostałe języki)
| operator | liczba argumentów | działanie i zwracana wartość | występowanie i priorytet (1 – najwyższy) | ||||||
| C | C++ | Java | JavaScript[1] | Perl | Python | PHP | |||
zakres::x::x | 2 | określenie zakresu lub przestrzeni nazw danej zmiennej/odwołanie do zmiennej globalnej – zwraca wartość zmiennej | - | 1 | - | - | 1 | ||
Str.polewskStr->pole | 2 | wybór pola ze struktury lub klasy – zwraca wartość wybranego pola | 1 | 2 | 1 | - | 2 | ||
tablica[n][2] | 2 | wybór wartości z pola tablicy o określonym indeksie – zwraca wartość wybranego pola | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 | ||
funkcja() | zm. | wywołanie funkcji – operator o zmiennej liczbie argumentów, zwraca wartość funkcji | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 | ||
sizeof(obiekt) | 1 | zwraca rozmiar obiektu (zmiennej, typu) w bajtach | 1 | 3 | - | - | - | ||
new typdelete x | 1 | alokuje blok pamięci na dynamiczną zmienną danego typu/zwalnia zaalokowaną pamięć wskazywaną przez wskaźnik x | - | 3 | 2 | 2 | 1 | ||
*wsk | 1 | operator wyłuskania wartości zmiennej ze wskaźnika – zwraca wartość zmiennej | 2 | 3 | - | - | 3 | ||
&x | 1 | operator adresu – zwraca fizyczny adres komórki pamięci przechowującej zmienną x; operator referencji | 2 | 3 | - | - | 3 | ||
(typ)zmienna | 2 | operator rzutowania – zwraca wartość zmiennej po zrzutowaniu na dany typ | 2 | 3 | 2 | - | 3 | ||
x++x-- | 1 | inkrementacja/dekrementacja postfiksowa – zwraca wartość zmiennej x, następnie zwiększa/zmniejsza ją o 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | ||
++x--x | 1 | inkrementacja/dekrementacja prefiksowa – zwiększa/zmniejsza wartość zmiennej o 1 oraz zwraca jej nową wartość | 2 | 3 | 2 | 2 | 3 | ||
+x-x | 1 | unarne operatory znaku liczby – zwracają wartość zmiennej po "dopisaniu" znaku, nie ingerując w wartość | 2[3] | 3 | 2 | 2 | 3 | ||
~x | 1 | negacja bitowa – zwraca zmienną z zanegowanymi wszystkimi bitami, nie ingerując w wartość | 2 | 3 | 2 | 2 | 3 | ||
!wyrażenie | 1 | negacja logiczna – zwraca zanegowaną wartość wyrażenia, zero dla wartości niezerowych, jeden dla zera | 2 | 3 | 2 | 2 | 3 | ||
@x | 1 | operator kontroli błędów – zapewnia pominięcie wyświetlania ostrzeżeń systemowych dla danej instrukcji w celu samodzielnej kontroli błędów | - | - | - | - | 3 | ||
x * yx / y | 2 | mnożenie/dzielenie – zwraca wartość iloczynu/ilorazu zmiennych | 3 | 5 | 3 | 3 | 4 | ||
x % y | 2 | dzielenie modulo – zwraca resztę z dzielenia wartości zmiennej x przez wartość y | 3 | 5 | 3 | 3 | 4 | ||
x + yx - y | 2 | dodawanie/odejmowanie – zwraca wartość sumy/różnicy zmiennych | 4 | 6 | 4 | 4 | 5 | ||
x.y | 2 | operator złączenia łańcuchów znaków – zwraca łańcuch powstały ze złączenia x i y | - | - | - | - | 5 | ||
x << yx >> y | 2 | przesunięcie bitowe w lewo/w prawo – zwraca zmienną x po przesunięciu wszystkich jej bitów o y pozycji w lewo/w prawo (przesunięcie o jedną pozycję w lewo odpowiada mnożeniu razy 2, przesunięcie o jedną pozycję w prawo odpowiada dzieleniu przez 2) | 5 | 7 | 5 | 5 | 6 | ||
x < yx > y | 2 | logiczne operatory relacji, zwracające wartość niezerową, gdy x jest mniejszy/większy od y, zerową w przeciwnym wypadku | 6 | 8 | 6 | 6 | 7 | ||
x <= yx >= y | 2 | logiczne operatory relacji, zwracające wartość niezerową, gdy x jest mniejszy lub równy/większy lub równy y, zerową w przeciwnym wypadku | 6 | 8 | 6 | 6 | 7 | ||
x instanceof Y | 2 | operator porównujący typ zmiennej x z klasą/interfejsem Y | - | - | 7 | 6 | 3 | ||
x == y | 2 | logiczny operator relacji, zwracający wartość niezerową, gdy x jest równy y, zerową w przeciwnym wypadku | 7 | 9 | 7 | 7 | 8 | ||
x <> y | 2 | logiczny operator relacji, zwracający wartość niezerową, gdy x jest różny od y, zerową w przeciwnym wypadku | - | - | - | - | 8 | ||
x != y | 2 | logiczny operator relacji, zwracający wartość niezerową, gdy x jest różny od y, zerową w przeciwnym wypadku | 7 | 9 | 7 | 7 | 8 | ||
x === yx !== y | 2 | logiczne operatory relacji z porównaniem typu, zwracające wartość niezerową, gdy x jest równe oraz tego samego typu co y/różne lub innego typu niż y, zerową w przeciwnym wypadku | - | - | - | 7 | 8 | ||
x & y | 2 | iloczyn bitowy – zwraca wartość wynikającą z operacji iloczynu logicznego na każdej parze bitów ze zmiennych x i y | 8 | 10 | 8 | 8 | 9 | ||
x ^ y | 2 | bitowa suma modulo 2 – zwraca wartość wynikającą z operacji sumy modulo 2 na każdej parze bitów ze zmiennych x i y | 9 | 11 | 9 | 9 | 10 | ||
x | y | 2 | suma bitowa – zwraca wartość wynikającą z operacji sumy logicznej na każdej parze bitów ze zmiennych x i y | 10 | 12 | 10 | 10 | 11 | ||
x && y | 2 | iloczyn logiczny – zwraca wartość iloczynu logicznego wyrażeń x i y – niezerową, gdy oba wyrażenia są niezerowe, zerową w innych przypadkach | 11 | 13 | 11 | 11 | 12 | ||
x || y | 2 | suma logiczna – zwraca wartość sumy logicznej wyrażeń x i y – zerową, gdy oba wyrażenia są zerowe, niezerową w innych przypadkach | 12 | 14 | 12 | 12 | 13 | ||
x ? y : z | 3 | operator warunkowy – zwraca y, gdy x ma wartość niezerową, z w przeciwnym wypadku | 13 | 15 | 13 | 13 | 14 | ||
x = y | 2 | operator przypisania – przypisuje zmiennej x wartość zmiennej y | 14 | 16 | 14 | 14 | 15 | ||
x *= y x /= yx %= y x += yx -= y x <<= yx >>= y x &= yx ^= y x |= y | 2 | operatory przypisania – przypisują zmiennej x wartość odpowiednio x*y, x/y, itd. | 14 | 16 | 14 | 14 | 15 | ||
x and y | 2 | niskopriorytetowy iloczyn logiczny | - | - | - | - | 16 | ||
x xor y | 2 | niskopriorytetowa suma modulo 2 | - | - | - | - | 17 | ||
x or y | 2 | niskopriorytetowa suma logiczna | - | - | - | - | 18 | ||
wyr1, wyr2 | 2 | operator przecinkowy, służący np. do grupowania wyrażeń podczas inicjalizowania pętli | 15 | 18 | 15 | 15 | 19[4] | ||
Przykładowy zapis w języku C
(zmienna liczba jest typu int)
liczba *= ((liczba=10) + 7) % 3;
Nawiasy w tym przypadku wymusiły zmianę priorytetów operatorów. Działania wykonane zostaną w porządku narzuconym przez nawiasy. To samo wyrażenie pozbawione nawiasów:
liczba *= liczba = 10 + 7 % 3;
jest również poprawne ze względu na składnię. Wynik będzie jednak inny – pierwsza wykonana zostanie operacja dzielenia modulo, następnie dodawania, a na końcu oba przypisania od prawej do lewej.
W języku C kolejność obliczania operandów operatora nie jest gwarantowana ze względu na zastrzeżenie możliwości optymalizacji kodu wynikowego przez kompilator (nie dotyczy to operatorów &&, ||, ?: oraz ,). Użycie operandów, których obliczenie wartości wpływa na wartość pozostałych nie gwarantuje takiego samego wyniku we wszystkich implementacjach języka.
Np. kod:
int i = 1;
tablica[i] = i++;
nie gwarantuje, czy wartość 1 zostanie wstawiona pod indeks 1, czy może pod indeks 2 tablicy.
Zobacz też
- operator arytmetyczny
- operator logiczny
- operator relacji
- operator rozmiaru
- operator bitowy (w tym przesunięcie i obrót)
- przeciążanie operatorów
Przypisy
- ↑ Według implementacji Microsoftu: Operator Precedence (JavaScript)
- ↑ – w niektórych kompilatorach C i C++ dozwolony jest również zapis
n[tablica]. Jest to spowodowane faktem, że operatortablica[n]jest tłumaczony na*(tablica+n), a dodawanie jest przemienne. - ↑ – plus unarny wprowadzono w ANSI C
- ↑ Obsługiwany wyłącznie w pętli for
Bibliografia
- Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie: Język ANSI C. Warszawa: WNT, 2004. ISBN 83-204-2979-X.
- Alfred V. Aho, Ravi Sethi, Jeffrey D. Ullman: Kompilatory Reguły, metody i narzędzia. Warszawa: WNT, 2002, seria: Klasyka informatyki. ISBN 83-204-2656-1.