Переменные, операции, выражения

Справочная информация: Основные операции C#

В этом разделе кратко описаны синтаксис и применение всех операций C#, кроме некоторых первичных, которые рассматриваются позже при изучении соответствующего материала.

Инкремент и декремент

Операции инкремента (++) и декремента (--) увеличивают и уменьшают операнд на единицу. Они имеют две формы записи — префиксную, когда знак операции записывается перед операндом, и постфиксную. В префиксной форме сначала изменяется операнд, а затем его значение становится результирующим значением выражения, а в постфиксной форме значением выражения является исходное значение операнда, после чего он изменяется.

Стандартные операции инкремента существуют для целых, символьных, вещественных и финансовых величин.

Операция new

Операция new служит для создания нового объекта. Формат операции:

new тип ( [ аргументы ] )

С помощью этой операции можно создавать объекты как ссылочных, так и значимых типов, например:

object z = new object();
int i = new int();           // то же самое, что int i = 0;

При выполнении операции new сначала выделяется необходимый объем памяти (для ссылочных типов в хипе, для значимых — в стеке), а затем вызывается так называемый конструктор по умолчанию, то есть метод, с помощью которого инициализируется объект. Переменной значимого типа присваивается значение по умолчанию, которое равно нулю соответствующего типа.

Операции отрицания

Арифметическое отрицание (унарный минус – ) меняет знак операнда на противоположный. Стандартная операция отрицания определена для типов int, long, float, double и decimal. К величинам других типов ее можно применять, если для них возможно неявное преобразование к этим типам.

Логическое отрицание ( !) определено для типа bool. Результат операции — значение false, если операнд равен true, и значение true, если операнд равен false.

Поразрядное отрицание ( ~ ), часто называемое побитовым, инвертирует каждый разряд в двоичном представлении операнда типа int, uint, long или ulong.

Явное преобразование типа

Операция используется для явного преобразования величины из одного типа в другой. Это требуется в том случае, когда неявного преобразования не существует. При преобразовании из более длинного типа в более короткий возможна потеря информации. Формат операции:

( тип ) выражение

Здесь тип — это имя того типа, в который осуществляется преобразование, а выражение чаще всего представляет собой имя переменной, например:

long b = 300;
int  a = (int) b;       // данные не теряются
int d = (byte) a;      // данные теряются

Умножение, деление и остаток от деления

Операция умножения ( * ) возвращает результат перемножения двух операндов. Стандартная операция умножения определена для типов int, uint, long, ulong, float, double и decimal. К величинам других типов ее можно применять, если для них возможно неявное преобразование к этим типам. Тип результата операции равен "наибольшему" из типов операндов, но не менее int.

Все возможные значения для вещественных операндов приведены в таблице 3.2. Символами х и y обозначены конечные положительные значения, символом z — результат операции вещественного умножения. Если результат слишком велик для представления с помощью заданного типа, он принимается равным значению "бесконечность", если слишком мал, он принимается за 0. NaN (not a number) означает, что результат не является числом.

Таблица 3.2. Результаты вещественного умножения

*	+y	-y	+0	-0	+	-	NaN
+x	+z	-z	+0	-0	+	-	NaN
-x	-z	+z	-0	+0	-	+	NaN
+0	+0	-0	+0	-0	NaN	NaN	NaN
-0	-0	+0	-0	+0	NaN	NaN	NaN
+	+	-	NaN	NaN	+	-	NaN
-	-	+	NaN	NaN	-	+	NaN
NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN

Операция деления ( / ) вычисляет частное от деления первого операнда на второй. Стандартная операция деления определена для типов int, uint, long, ulong, float, double и decimal. К величинам других типов ее можно применять, если для них существует неявное преобразование к этим типам. Тип результата определяется правилами преобразования, но не меньше int.

Если оба операнда целочисленные, результат операции округляется вниз до ближайшего целого числа. Если делитель равен нулю, генерируется исключение System.DivideByZeroException.

Если хотя бы один из операндов вещественный, дробная часть результата деления не отбрасывается, а все возможные значения приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3. Результаты вещественного деления

/	+y	-y	+0	-0	+	-	NaN
+x	+z	-z	+	-	+0	-0	NaN
-x	-z	+z	-	+	-0	+0	NaN
+0	+0	-0	NaN	NaN	+0	-0	NaN
-0	-0	+0	NaN	NaN	-0	+0	NaN
+	+	-	+	-	NaN	NaN	NaN
-	-	+	-	+	NaN	NaN	NaN
NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN

Для финансовых величин (тип decimal ) при делении на 0 и переполнении генерируются соответствующие исключения, при исчезновении порядка результат равен 0.

Операция остатка от деления ( % ) также интерпретируется по-разному для целых, вещественных и финансовых величин. Если оба операнда целочисленные, результат операции вычисляется по формуле x - (x / y) * y. Если делитель равен нулю, генерируется исключение System.DivideByZeroException.

Если хотя бы один из операндов вещественный, результат операции вычисляется по формуле x – n * y, где n — наибольшее целое, меньшее или равное результату деления х на y. Все возможные комбинации значений операндов приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4. Результаты вещественного остатка от деления

%	+y	-y	+0	-0	+	-	NaN
+x	+z	z	NaN	NaN	x	x	NaN
-x	-z	-z	NaN	NaN	-x	-x	NaN
+0	+0	+0	NaN	NaN	+0	+0	NaN
-0	-0	-0	NaN	NaN	-0	-0	NaN
+	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN
-	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN
NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN

Для финансовых величин (тип decimal ) при получении остатка от деления на 0 и при переполнении генерируются соответствующие исключения, при исчезновении порядка результат равен 0. Знак результата равен знаку первого операнда.

Сложение и вычитание

Операция сложения ( + ) возвращает сумму двух операндов. Стандартная операция сложения определена для типов int, uint, long, ulong, float, double и decimal. К величинам других типов ее можно применять, если для них существует неявное преобразование к этим типам. Тип результата операции равен "наибольшему" из типов операндов, но не менее int.

Если оба операнда целочисленные или типа decimal и результат операции слишком велик для представления с помощью заданного типа, генерируется исключение System.OverflowException.

Все возможные значения для вещественных операндов приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5. Результаты вещественного сложения

+	y	+0	-0	+	-	NaN
x	z	x	x	+	-	NaN
+0	y	+0	+0	+	-	NaN
-0	y	+0	-0	+	-	NaN
+	+	+	+	+	NaN	NaN
-	-	-	-	NaN	-	NaN
NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN

Операция вычитания ( - ) возвращает разность двух операндов. Стандартная операция вычитания определена для типов int, uint, long, ulong, float, double и decimal. К величинам других типов ее можно применять, если для них существует неявное преобразование к этим типам. Тип результата операции равен "наибольшему" из типов операндов, но не менее int.

Если оба операнда целочисленные или типа decimal и результат операции слишком велик для представления с помощью заданного типа, генерируется исключение System.OverflowException.

Все возможные значения результата вычитания для вещественных операндов приведены в таблице 3.6. Символами х и y обозначены конечные положительные значения, символом z — результат операции вещественного вычитания. Если х и y равны, результат равен положительному нулю. Если результат слишком велик для представления с помощью заданного типа, он принимается равным значению "бесконечность" с тем же знаком, что х - y, если слишком мал, он принимается за 0 с тем же знаком, что х - y.

Таблица 3.6. Результаты вещественного вычитания

-	y	+0	-0	+	-	NaN
x	z	x	x	-	+	NaN
+0	-y	+0	+0	-	+	NaN
-0	-y	-0	+0	-	+	NaN
+	+	+	+	NaN	+	NaN
-	-	-	-	-	NaN	NaN
NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN	NaN

Операции сдвига

Операции сдвига ( << и >> ) применяются к целочисленным операндам. Они сдвигают двоичное представление первого операнда влево или вправо на количество двоичных разрядов, заданное вторым операндом.

При сдвиге влево ( << ) освободившиеся разряды обнуляются. При сдвиге вправо ( >> ) освободившиеся биты заполняются нулями, если первый операнд беззнакового типа, и знаковым разрядом в противном случае. Стандартные операции сдвига определены для типов int, uint, long и ulong.

Операции отношения и проверки на равенство

Операции отношения ( <, <=, >, >=, ==, != ) сравнивают первый операнд со вторым. Операнды должны быть арифметического типа. Результат операции — логического типа, равен true или false. Правила вычисления результатов приведены в таблице 3.7.

Поразрядные логические операции

Поразрядные логические операции ( &, |, ^ ) применяются к целочисленным операндам и работают с их двоичными представлениями. При выполнении операций операнды сопоставляются побитно (первый бит первого операнда с первым битом второго, второй бит первого операнда со вторым битом второго, и т д.). Стандартные операции определены для типов int, uint, long и ulong.

При поразрядной конъюнкции ( & ), бит результата равен 1 только тогда, когда соответствующие биты обоих операндов равны 1.

При поразрядной дизъюнкции ( | ), бит результата равен 1 тогда, когда соответствующий бит хотя бы одного из операндов равен 1.

При поразрядном исключающем ИЛИ ( ) бит результата равен 1 только тогда, когда соответствующий бит только одного из операндов равен 1.

Условные логические операции

Условные логические операции И ( && ) и ИЛИ ( || ) чаще всего используются с операндами логического типа. Результатом логической операции является true или false. Операции вычисляются по сокращенной схеме.

Результат операции логическое И имеет значение true, только если оба операнда имеют значение true. Результат операции логическое ИЛИ имеет значение true, если хотя бы один из операндов имеет значение true. Если значения первого операнда достаточно, чтобы определить результат операции, второй операнд не вычисляется.

Условная операция

Условная операция ( ? :) имеет три операнда. Ее формат:

операнд_1 ? операнд_2 : операнд_3

Первый операнд — выражение, для которого существует неявное преобразование к логическому типу. Если результат вычисления первого операнда равен true, то результатом условной операции будет значение второго операнда, иначе — третьего операнда. Вычисляется всегда либо второй операнд, либо третий. Их тип может различаться.

Тип результата операции зависит от типа второго и третьего операндов. Если операнды одного типа, он и становится типом результата операции.

Операции присваивания

Операции присваивания ( =, +=, -=, *= и т. д.) задают новое значение переменной. Эти операции могут использоваться в программе как законченные операторы.

Формат операции простого присваивания ( = ):

переменная = выражение

Механизм выполнения операции присваивания такой: вычисляется выражение и его результат заносится в память по адресу, который определяется именем переменной, находящейся слева от знака операции. То, что ранее хранилось в этой области памяти, теряется. Примеры операторов присваивания:

a = b + c / 2;
x = 1;
x = x + 0.5;

Для правого операнда операции присваивания должно существовать неявное преобразование к типу левого операнда. Например, выражение целого типа можно присвоить вещественной переменной, потому что целые числа являются подмножеством вещественных, и информация при таком присваивании не теряется.

вещественная_переменная := целое_выражение;

Результатом операции присваивания является значение, записанное в левый операнд. Тип результата совпадает с типом левого операнда.

В сложных операциях присваивания ( +=, *=, /= и т п.) при вычислении выражения, стоящего в правой части, используется значение из левой части. Например, при сложении с присваиванием ко второму операнду прибавляется первый, и результат записывается в первый операнд, то есть выражение a += b является более компактной записью выражения a = a + b.

Результатом операции сложного присваивания является значение, записанное в левый операнд.

Операции присваивания правоассоциативны, то есть выполняются справа налево, в отличие от большинства других операций ( a = b = c означает a = (b = c) ).

Вопросы и задания для самостоятельной работы студента

1. Где можно описывать переменные? Что входит в описание переменной?
2. Что происходит при использовании в выражении операндов различных типов? Приведите примеры.
3. Перечислите операции языка C#, сгруппировав их по приоритетам.
4. Что такое NaN? В каких операциях NaN является результатом?
5. К операндам какого типа применимы операции сдвига?
6. Что такое исключительные ситуации?
7. Опишите принципы обработки исключительных ситуаций.