Управление последовательностью действий

Операции

При вычислении выражений учитывается приоритет операций: сначала выполняются операции с более высоким приоритетом.

Вычисление выражений, имеющих операции с одинаковым приоритетом, производится в соответствии с правилом сочетательности, которое определяет порядок выполнения таких операций. В языке С сочетательность операций применяется как слева направо, так и справа налево (как и при вычислении возведения в степень). Порядок вычисления справа налево означает, что выражение x** 2**4 трактуется как x**(2**4).

В следующей таблице приведены в убывающем порядке уровни приоритета операций языка С.

Операции AND, OR, NOT и XOR относятся к логическим операциям. Следующая таблица показывает результаты применения логических операций.

Единственной операцией, имеющей три операнда, является операция "условие" (называемая также условной операцией).

Условная операция имеет следующий формальный синтаксис:

(expr_log) ? expr1:expr2.

Если выражение expr_log принимает значение true, то условная операция возвращает значение expr1, а если false, то значение expr2.

Например:

// x примет значение 1, если y>z.
x=(y>z)? 1:0;

Операции сдвига целочисленного значения выполняют сдвиг всех битов операнда, указанного слева, на число позиций, заданных операндом, указанным справа, а вместо сдвинутых битов записываются нули. Операции сдвига имеют следующий формальный синтаксис:

value<<count_of_position
value>>count_of_position.

Например, выражение 9<<2 вычисляется следующим образом: число 9 имеет в двоичном представлении значение 001001 ( 118 ) и при сдвиге его на два разряда влево получается значение 100100 ( 448 ).

Операции инкремента и декремента соответственно увеличивают или уменьшают значение операнда на 1. Различают постфиксный и префиксный инкремент и декремент. Например, выражение x++ возвращает значение переменной х, а затем увеличивает его на 1, а выражение ++x увеличивает значение x на 1 и возвращает его.

Операция присваивания в различных языках имеет разное обозначение. Так, в языках С, C++, Java операция присваивания обозначается символом =. Например, x=y+z;. Язык С позволяет в одном операторе указывать несколько операций присваивания. Например: x1=x2=y+z;. В языках Pascal и ALGOL операция присваивания указывается символами :=. Например: x:=y+z ;. В языке LISP операция присваивания обозначается функцией SETQ (например, (SETQ x (PLUS y z)) ).

Операторы

Структурное программирование

Первоначально все разрабатываемые универсальные языки программирования имели оператор безусловного перехода goto. В настоящее время разработчики языков большей частью придерживаются парадигмы структурного программирования (программирования без goto ).

К основным достоинствам структурного программирования следует отнести:

Алгоритм выполнения структурированной программы может быть представлен в виде блок-схемы. Такая блок-схема может содержать три типа узлов:

Изображение этих узлов представлено на следующей схеме.

Правильная структурированная программа представляется блок-схемой, в которой существует только одна входящая и одна исходящая дуга, в любой узел можно попасть от входящей дуги и из любого узла можно попасть к выходящей дуге.

Составные операторы

Каждая из основных форм управления последовательностью действий имеет в различных языках программирования свои, в значительной степени синтаксически схожие, операторы языка программирования.

Для создания сложных управляющих композиций иногда последовательность операторов необходимо указывать как один оператор. Для этой цели служит составной оператор. Синтаксически составной оператор может быть указан ключевыми словами begin end (язык Pascal) или фигурными скобками {} (языки C++, Java, Perl).

Операторы выбора

К операторам выбора относятся:

Операторы выбора осуществляют ветвление. Оператор if в зависимости от значения выражения-условия позволяет выполнить только одну из двух указанных последовательностей операторов (в большинстве языков программирования такая последовательность операторов указывается как один составной оператор). Существуют формы оператора if, позволяющие задавать вместо второй выполняемой последовательности операторов условие ( if-elseif-then- elseif-then ).

Оператор switch в зависимости от значения вычисляемого выражения позволяет выполнить одну из нескольких указанных последовательностей операторов.

Например:

switch (i):
{
case 0:
case 1: // последовательность операторов
         break;
case 2: // последовательность операторов
         break;
default:
}

Реализация оператора if достаточно проста: как правило, процессор поддерживает команды перехода и ветвления.

Реализация оператора switch может быть выполнена в виде таблицы перехода, состоящей из команд безусловного перехода на соответствующие фрагменты кода. Вычисляемое выражение оператора switch в этом случае преобразовывается в значение сдвига по таблице перехода, определяющее выполняемую команду.

Операторы цикла

Операторы цикла наряду с механизмом рекурсии выражают форму повторения последовательности действий.

Языки программирования, как правило, имеют несколько форм оператора цикла.

В языке С++ предусмотрено три формы оператора цикла:

Цикл for выполняется заданное число раз, а проверка условия принадлежности счетчика цикла заданному диапазону производится до выполнения операторов, указанных в цикле.

Оператор do выполняется до тех пор, пока условие цикла остается истинным, а проверка условия цикла производится после выполнения операторов, указанных в цикле.

Оператор while выполняется до тех пор, пока условие цикла остается истинным, а проверка условия цикла производится до выполнения операторов, указанных в цикле.

Принято считать, что любой оператор цикла состоит из двух частей:

Реализация операторов цикла с конечным числом повторений отличается от реализации циклов с бесконечным повторением или повторением, основанным на некоторых данных. При реализации цикла с конечным числом повторений выделяется специальная область памяти для хранения этого значения. Цикл for также может относиться как к циклам с конечным числом повторений ( for (i=1; i<50; i++){cout<<i<<endl;} ), так и к циклам с бесконечным повторением ( for (;;){j=i+j;} ).

Операторы перехода

Для выхода из бесконечных циклов или подпрограмм используются операторы перехода. В языке C++ реализованы четыре оператора перехода:

Операторы исключений

Некоторые языки программирования позволяют реализовывать обработку ошибок, называемых исключениями, используя операторы исключений. Код, который может инициировать исключение, заключается в специальный оператор try-catch. При этом ключевое слово catch определяет действия, выполняемые в случае возникновения определенного исключения. Исключение может инициироваться программно или оператором throw (бросок исключения). Некоторые языки программирования позволяют передавать обработку исключения вызывающему методу (так, в языке Java в сигнатуре метода можно ключевым словом throws указать список исключений, при возникновении которых управление будет возвращено вызывающей программе).