4. ОПЕРАТОРЫ

4. ОПЕРАТОРЫ

Операторы в языке Java — это специальные символы, которые сообщают транслятору о том, что вы хотите выполнить операцию с некоторыми операндами. Типы операций указываются с помощью операторов, а операнды - это переменные, выражения или литералы. Некоторые операторы требуют одного операнда, их называют унарными. Одни операторы ставятся перед операндами и называются префиксными, другие — после, их называют постфиксными операторами. Большинство же операторов ставят между двумя операндами, такие операторы называются инфиксными бинарными операторами. Существует тернарный оператор, работающий с тремя операндами. В Java имеется 44 встроенных оператора. Их можно разбить на 4 класса — арифметические, битовые, операторы сравнения и логические.

4.1. Арифметические операторы

Арифметические операторы используются для вычислений так же как в алгебре (см. таблицу со сводкой арифметических операторов ниже). Допустимые операнды должны иметь числовые типы. Например, использовать эти операторы для работы с логическими типами нельзя, а для работы с типом char можно, поскольку в Java тип char — это подмножество типа int.

Таблица 4.1. Таблица арифметических операторов

№

Оператор

Результат

Оператор

Результат

1

+

Сложение

+ =

Сложение с присваиванием

2

-

Вычитание (также унарный минус)

- =

Вычитание с присваиванием

3

*

Умножение

* =

Умножение с присваиванием

4

/

Деление

/ =

Деление с присваиванием

5

%

Деление по модулю

% =

Деление по модулю с присваиванием

6

++

Инкремент

--

Декремент

Ниже в качестве примера, приведена простая программа, демонстрирующая использование операторов. Обратите внимание на то, что операторы работают как с целыми литералами, так и с переменными.

class BasicMath {

public static void int a = 1 + 1;

int b = a* 3;

main(String args[]) {

int с = b / 4;

int d = b - a;

int e = -d;

System.out.print("a = " + a);

System.out.print("b = " + b);

System.out.print("c = " + c);

System.out.print("d = " + d);

System.out.println("e =” + e);

}

}

Исполнив эту программу, вы должны получить приведенный ниже результат:

a = 2

b = 6

c = 1

d = 4

e = -4

4.1.1. Оператор деления по модулю

Оператор деления по модулю - оператор mod, обозначается символом %. Этот оператор возвращает остаток от деления первого операнда на второй. Функция mod в Java работает не только с целыми, но и с вещественными типами. Приведенная ниже программа иллюстрирует работу этого оператора.

class Modulus {

public static void main (String args []) {

int x = 42;

double у = 42.3;

System.out.print("x mod 10 = " + x % 10);

System.out.println("y mod 10 = " + у % 10);

}

}

Выполнив эту программу, вы получите следующий результат:

х mod 10 = 2 у mod 10 = 2.3

4.1.2. Арифметические операторы присваивания

Для каждого из арифметических операторов есть форма, в которой одновременно с заданной операцией выполняется присваивание. Если требуется написать а += 4, то с таким же успехом можно использовать а = а +4.

Такой способ пригоден для всех бинарных операторов, которые используются в выражениях вида:

переменная = переменная оператор выражение;

Любой такой оператор можно записать в короткой форме:

переменная оператор = выражение;

4.1.3. Инкремент и декремент

В Java существует два оператора, называемых операторами инкремента и декремента (++ и --) и являющихся сокращенным вариантом записи для сложения или вычитания из операнда единицы. Эти операторы уникальны в том плане, что могут использоваться как в префиксной, так и в постфиксной форме. При использовании префиксной формы операнд модифицируется перед выполнением операции. В постфиксной форме сначала используется содержимое операнда, а лишь после этого операнд инкрементируется или декрементируется. Следующий пример иллюстрирует использование операторов инкремента и декремента.

class IncDec {

public static void main(String args[]){

int a = 1;

int b = 2;

int с = ++b;

int d = a++;

c++;

System.out.print("a = " + a);

System.out.print("b = " + b);

System.out.print("c = " + c);

System.out.println("d = " + d);

}

}

Результат выполнения данной программы будет таким:

a=2b=3c=4d=1

4.2. Целочисленные битовые операторы

Для целых числовых типов данных — long, int, short, char и byte - определен дополнительный набор операторов, с помощью которых можно проверять и модифицировать состояние отдельных битов соответствующих значений. В таблице 4.2 приведена сводка таких операторов. Операторы битовой арифметики работают с каждым битом как с самостоятельной величиной.

Таблица 4.2. Операторы битовой арифметики

№

Оператор

Результат

№

Оператор

Результат

1

&

побитовое И (AND)

8

&=

Побитовое И (AND) с присваиванием

2

1

побитовое ИЛИ (OR)

9

|=

побитовое ИЛИ (OR) с присваиванием

3

^

побитовое исключающее ИЛИ (XOR)

10

^=

побитовое исключающее ИЛИ (XOR) с присваиванием

4

>>

сдвиг вправо

11

>>=

сдвиг вправо с присваиванием

5

>>>

сдвиг вправо с заполнением нулями

12

>>>=

сдвиг вправо с заполнением нулями с присваиванием

6

<<

сдвиг влево

13

<<=

сдвиг влево с присваиванием

7

~

побитовое унарное отрицание (NOT)

В таблице 4.3 показано, как каждый из операторов битовой арифметики воздействует на возможные комбинации битов своих операндов.

Таблица 4.3

А

В

OR

AND

XOR

NOT А

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

0

Сдвиг влево

Оператор << выполняет сдвиг влево всех битов своего левого операнда на число позиций, заданное правым операндом. При этом часть битов в левых разрядах выходит за границы и теряется, а соответствующие правые позиции заполняются нулями.

Сдвиг вправо

Оператор >> означает в языке Java сдвиг вправо. Он перемещает все биты своего левого операнда вправо на число позиций, заданное правым операндом. Когда биты левого операнда выдвигаются за самую правую позицию слова, они теряются. При сдвиге вправо освобождающиеся старшие (левые) разряды сдвигаемого числа заполняются предыдущим содержимым знакового разряда. Сделано это для того, чтобы при сдвиге вправо числа сохраняли свой знак.

Беззнаковый сдвиг вправо

Часто требуется, чтобы при сдвиге вправо расширение знакового разряда не происходило, а освобождающиеся левые разряды заполнялись бы нулями. С этой целью используется оператор беззнакового сдвига вправо >>>.

4.3. Операторы отношений

Для того чтобы можно было сравнивать два значения, в Java имеется набор операторов, описывающих отношение и равенство. Список таких операторов приведен в таблице 4.4.

Таблица 4.4

№

Оператор

Результат

1

= =

равно

2

!=

не равно

3

>

больше

4

<

меньше

5

>=

больше или равно

6

<=

меньше или равно

Значения любых типов, включая целые и вещественные числа, символы, логические значения и ссылки, можно сравнивать, используя оператор проверки на равенство == и неравенство !=. Обратите внимание — в языке Java проверка на равенство обозначается последовательностью (==). Один знак (=) — это оператор присваивания.

Операторы отношения могут применяться только к операндам числовых типов. С их помощью можно работать с целыми, вещественными и символьными типами. Каждый из операторов отношения возвращает результат типа boolean, т.е. либо true, либо false.

4.4. Булевы логические операторы

Булевы логические операторы, перечень которых приведен в таблице 4.5, оперируют только с операндами типа boolean. Все бинарные логические операторы воспринимают в качестве операндов два значения типа boolean и возвращают результат того же типа.

Таблица 4.5. Таблица булевых логических операторов

№

Оператор

Результат

№

Оператор

Результат

1

&

логическое И (AND)

7

&=

И (AND) с присваиванием

2

|

логическое ИЛИ (OR)

8

=

ИЛИ (OR) с присваиванием

3

^

логическое исключающее ИЛИ (XOR)

9

^=

исключающее ИЛИ (XOR) с присваиванием

4

||

оператор OR быстрой оценки выражений (short circuit OR)

10

==

равно

5

&&

оператор AND быстрой оценки выражений (short circuit AND)

11

!=

не равно

6

!

логическое унарное отрицание (NOT)

12

? :

тернарный оператор if-then-else

Логические булевы операторы AND (И), OR (ИЛИ) и XOR (исключающее ИЛИ) выполняют над логическими величинами те же операции, что и их аналоги из семейства битовой логики. Унарный оператор NOT (НЕ) инвертирует логическое значение. В таблице 4.6 показаны результаты воздействия логических операторов на различные комбинации значений операндов.

Таблица 4.6

A

В

OR

AND

XOR

NOT A

false

false

false

false

false

true

true

false

true

false

true

false

false

true

true

false

true

true

true

true

true

true

false

false

Существуют два дополнения к набору логических операторов. Это альтернативные версии операторов AND и OR, служащие для быстрой оценки логических выражений. Если первый операнд оператора OR имеет значение true, то независимо от значения второго операнда результатом операции будет величина true. Аналогично в случае оператора AND, если первый операнд — false, то значение второго операнда на результат не влияет — он всегда будет равен false. Если вы используете операторы & & и || вместо обычных форм & и |, то Java не производит оценку правого операнда логического выражения, если ответ ясен из значения левого операнда. Общепринятой практикой является использование операторов && и || практически во всех случаях оценки булевых логических выражений. Версии этих операторов & и | применяются только в битовой арифметике.

4.5. Тернарный оператор if-then-else

Общая форма оператора if-then-else такова:

Выражение1 ? Выражение2 : выражениеЗ

В качестве первого операнда — «выражение 1» — может быть использовано любое выражение, результатом которого является значение типа boolean. Если результат равен true, то выполняется оператор, заданный вторым операндом, то есть «выражение2». Если же первый операнд равен false, то выполняется третий операнд — «выражениеЗ». Второй и третий операнды, то есть «выра- жение2» и «выражениеЗ», должны возвращать значения одного типа и не должны иметь тип void. В приведенной ниже программе этот оператор используется для проверки делителя перед выполнением операции деления. В случае нулевого делителя возвращается значение 0.

class Ternary {

public static void main(String args[]) {

int a = 42;

int b = 2;

int с = 99;

int d = 0;

int e = (b == 0) ? 0 : (a / b);

int f = (d == 0) ? 0 : (c / d);

System.out.print("a = " + a);

System.out.print("b = " + b);

System.out.print("c = " + c);

System.out.print("d = " + d);

System.out.print("a / b = " + e);

System.out.println("c / d = " + f);

}

}

При выполнении этой программы исключительной ситуации деления на нуль не возникает, и выводятся следующие результаты:

a = 42

b = 2

c = 99

d = 0

a/b = 21

c/d = 0

4.6. Приоритеты операторов

В Java действует определенный порядок, или приоритет, операций. В элементарной алгебре умножение и деление имеют более высокий приоритет, чем сложение и вычитание. В программировании также приходится следить за приоритетами операций. В таблице 4.7. указаны в порядке убывания приоритеты всех операций языка Java.

Таблица 4.7. Таблица приоритетов всех операций

№

Высший

1

( ) [] •

2

~ !

3

* / %

4

+ -

5

>> >>> <<

6

> >= < <=

7

== !=

8

&

9

^

10

|

11

&&

12

||

13

? :

14

= op=

Низший

В первой строке таблицы приведены три необычных оператора, о которых мы пока не говорили. Круглые скобки () используются для явной установки приоритета. Квадратные скобки [] используются для индексирования переменной-массива. Оператор . (точка) используется для выделения элементов из ссылки на объект.