во время компиляции.
Чтобы проиллюстрировать использование некоторых операций
с битами, рассмотрим функцию GETBITS(X,P,N), которая возвра-
щает /сдвинутыми к правому краю/ начинающиеся с позиции р
поле переменной х длиной N битов. мы предполагаем , что
крайний правый бит имеет номер 0, и что N и р - разумно за-
данные положительные числа. например, GETBITS(х,4,3) возвра-
щает сдвинутыми к правому краю биты, занимающие позиции 4,3
и 2.
GETBITS(X,P,N) /* GET N BITS FROM POSITION P */
UNSIGNED X, P, N;
{
RETURN((X >> (P+1-N)) & \^(\^0 << N));
}
· 53 -
Операция X >> (P+1-N) сдвигает желаемое поле в правый конец
слова. Описание аргумента X как UNSIGNED гарантирует, что
при сдвиге вправо освобождающиеся биты будут заполняться ну-
лями, а не содержимым знакового бита, независимо от того, на
какой машине пропускается программа. Все биты константного
выражения \^0 равны 1; сдвиг его на N позиций влево с по-
мощью операции \^0<<N создает маску с нулями в N крайних
правых битах и единицами в остальных; дополнение \^ создает
маску с единицами в N крайних правых битах.
Упражнение 2-5.
Переделайте GETBITS таким образом, чтобы биты отсчитыва-
лись слева направо.
Упражнение 2-6.
Напишите программу для функции WORDLENGTH(), вычисляющей
длину слова используемой машины, т.е. Число битов в перемен-
ной типа INT. Функция должна быть переносимой, т.е. Одна и
та же исходная программа должна правильно работать на любой
машине.
Упражнение 2-7.
Напишите программу для функции RIGHTROT(N,B), сдвигающей
циклически целое N вправо на B битовых позиций.
Упражнение 2-8.
Напишите программу для функции INVERT(X,P,N), которая
инвертирует (т.е. Заменяет 1 на 0 и наоборот) N битов X, на-
чинающихся с позиции P, оставляя другие биты неизмененными.
2.10. Операции и выражения присваивания.
Такие выражения, как
I = I + 2
в которых левая часть повторяется в правой части могут быть
записаны в сжатой форме
I += 2
используя операцию присваивания вида +=.
Большинству бинарных операций (операций подобных +, ко-
торые имеют левый и правый операнд) соответствует операция
присваивания вида оп=, где оп - одна из операций
+ - * / % << >> & \^ \!
Если е1 и е2 - выражения, то
· 54 -
е1 оп= е2
эквивалентно
е1 = (е1) оп (е2)
за исключением того, что выражение е1 вычисляется только
один раз. Обратите внимание на круглые скобки вокруг е2:
X *= Y + 1
то
X = X * (Y + 1)
не
X = X * Y + 1
В качестве примера приведем функцию BITCOUNT, которая подсчитывает число равных 1 битов у целого аргумента.
BITCOUNT(N) /* COUNT 1 BITS IN N */
UNSIGNED N;
(
INT B;
FOR (B = 0; N != 0; N >>= 1)
IF (N & 01)
B++;
RETURN(B);
)
Не говоря уже о краткости, такие операторы приваивания
имеют то преимущество, что они лучше соответствуют образу
человеческого мышления. Мы говорим: “прибавить 2 к I” или
“увеличить I на 2”, но не “взять I, прибавить 2 и поместить
результат опять в I”. Итак, I += 2. Кроме того, в громоздких
выражениях, подобных
YYVAL[YYPV[P3+P4] + YYPV[P1+P2]] += 2
Tакая операция присваивания облегчает понимание программы,
так как читатель не должен скрупулезно проверять, являются
ли два длинных выражения действительно одинаковыми, или за-
думываться, почему они не совпадают. Такая операция присваи-
вания может даже помочь компилятору получить более эффектив-
ную программу.
Мы уже использовали тот факт, что операция присваивания
имеет некоторое значение и может входить в выражения; самый
типичный пример
· 55 -
WHILE ((C = GETCHAR()) != EOF)
присваивания, использующие другие операции присваивания (+=,
-= и т.д.) также могут входить в выражения, хотя это случа-
ется реже.
Типом выражения присваивания является тип его левого
операнда.
Упражнение 2-9.
В двоичной системе счисления операция X&(X-1) обнуляет
самый правый равный 1 бит переменной X.(почему?) используйте
это замечание для написания более быстрой версии функции
BITCOUNT.
2.11. Условные выражения.
Операторы
IF (A > B)
Z = A;
ELSE
Z = B;
конечно вычисляют в Z максимум из а и в. Условное выражение,
записанное с помощью тернарной операции “?:”, предоставляет
другую возможность для записи этой и аналогичных конструк-
ций. В выражении
е1 ? Е2 : е3
сначала вычисляется выражение е1. Если оно отлично от нуля
(истинно), то вычисляется выражение е2, которое и становится
значением условного выражения. В противном случае вычисляет-
ся е3, и оно становится значением условного выражения. Каж-
дый раз вычисляется только одно из выражения е2 и е3. Таким
образом, чтобы положить Z равным максимуму из а и в, можно
написать
Z = (A > B) ? A : B; /* Z = MAX(A,B) */
Следует подчеркнуть, что условное выражение действитель-
но является выражением и может использоваться точно так же,
как любое другое выражение. Если е2 и е3 имеют разные типы,
то тип результата определяется по правилам преобразования,
рассмотренным ранее в этой главе. например, если F имеет тип
FLOAT, а N - тип INT, то выражение
(N > 0) ? F : N
Имеет тип DOUBLE независимо от того, положительно ли N или
нет.
· 56 -
Так как уровень старшинства операции ?: очень низок,
прямо над присваиванием, то первое выражение в условном вы-
ражении можно не заключать в круглые скобки. Однако, мы все
же рекомендуем это делать, так как скобки делают условную
часть выражения более заметной.
Использование условных выражений часто приводит к корот-
ким программам. Например, следующий ниже оператор цикла пе-
чатает N элементов массива, по 10 в строке, разделяя каждый
столбец одним пробелом и заканчивая каждую строку (включая
последнюю) одним символом перевода строки.
OR (I = 0; I < N; I++)
PRINTF(“%6D%C”,A[I],(I%10==9 \!\! I==N-1) ? '\N' : ' ')
Символ перевода строки записывается после каждого десятого
элемента и после N-го элемента. За всеми остальными элемен-
тами следует один пробел. Хотя, возможно, это выглядит муд-
реным, было бы поучительным попытаться записать это, не ис-
пользуя условного выражения.
Упражнение 2-10.
Перепишите программу для функции LOWER, которая переводит
прописные буквы в строчные, используя вместо конструкции
IF-ELSE условное выражение.
2.12. Старшинство и порядок вычисления.
В приводимой ниже таблице сведены правила старшинства и ас-
социативности всех операций, включая и те, которые мы еще не
обсуждали. Операции, расположенные в одной строке, имеют
один и тот же уровень старшинства; строки расположены в по-
рядке убывания старшинства. Так, например, операции *, / и %
имеют одинаковый уровень старшинства, который выше, чем уро-
вень операций + и -.
OPERATOR ASSOCIATIVITY
() [] -> . LEFT TO RIGHT
! \^ ++ -- - (TYPE) * & SIZEOF RIGHT TO LEFT
* / % LEFT TO RIGHT
+ - LEFT TO RIGHT
<< >> LEFT TO RIGHT
< <= > >= LEFT TO RIGHT
· 57 -
== != LEFT TO RIGHT
& LEFT TO RIGHT
^ LEFT TO RIGHT
\! LEFT TO RIGHT
&& LEFT TO RIGHT
\!\! LEFT TO RIGHT
?: RIGHT TO LEFT
= += -= ETC. RIGHT TO LEFT
, (CHAPTER 3) LEFT TO RIGHT
Операции -> и . Используются для доступа к элементам струк-
тур; они будут описаны в главе 6 вместе с SIZEOF (размер
объекта). В главе 5 обсуждаются операции * (косвенная адре-
сация) и & (адрес).
Отметим, что уровень старшинства побитовых логических опера-
ций &, ^ и э ниже уровня операций == и !=. Это приводит к
тому, что осуществляющие побитовую проверку выражения, по-
добные
IF ((X & MASK) == 0) ...
Для получения правильных результатов должны заключаться в
круглые скобки.
Как уже отмечалось ранее, выражения, в которые входит
одна из ассоциативных и коммутативных операций (*, +, &, ^,
э), могут перегруппировываться, даже если они заключены в
круглые скобки. В большинстве случаев это не приводит к ка-
ким бы то ни было расхождениям; в ситуациях, где такие рас-
хождения все же возможны, для обеспечения нужного порядка
вычислений можно использовать явные промежуточные перемен-
ные.
В языке “C”, как и в большинстве языков, не фиксируется
порядок вычисления операндов в операторе. Например в опера-
торе вида
X = F() + G();
сначала может быть вычислено F, а потом G, и наоборот; поэ-
тому, если либо F, либо G изменяют внешнюю переменную, от
которой зависит другой операнд, то значение X может зависеть
от порядка вычислений. Для обеспечения нужной последователь-
ности промежуточные результаты можно опять запоминать во
временных переменных.
Подобным же образом не фиксируется порядок вычисления
аргументов функции, так что оператор
PRINTF(“%D %D\N”,++N,POWER(2,N));
·
58 -
может давать (и действительно дает) на разных машинах разные
результаты в зависимости от того, увеличивается ли N до или
после обращения к функции POWER. Правильным решением, конеч-
но, является запись
++N;
PRINTF(“%D %D\N”,N,POWER(2,N));
Обращения к функциям, вложенные операции присваивания,
операции увеличения и уменьшения приводят к так называемым
“побочным эффектам” - некоторые переменные изменяются как
побочный результат вычисления выражений. В любом выражении,
в котором возникают побочные эффекты, могут существовать
очень тонкие зависимости от порядка, в котором определяются
входящие в него переменные. примером типичной неудачной си-
туации является оператор
A[I] = I++;
Возникает вопрос, старое или новое значение I служит в ка-
честве индекса. Компилятор может поступать разными способами
и в зависимости от своей интерпретации выдавать разные ре-
зультаты. Тот случай, когда происходят побочные эффекты
(присваивание фактическим переменным), - оставляется на ус-
мотрение компилятора, так как наилучший порядок сильно зави-
сит от архитектуры машины.
Из этих рассуждений вытекает такая мораль: написание
программ, зависящих от порядка вычислений, является плохим
методом программирования на любом языке. Конечно, необходимо