Операції над примітивними типами в Java

Більшість операцій над примітивними типами виконується не за допомогою методів, а за допомогою спеціальних символів, які називаються знаком операції .

Операції над примітивними типами в Java - 1

Операція присвоєння

Присвоєння змінної значення константи, іншої змінної або виразу (змінних та/або констант, розділених знаками операцій), називається операцією присвоєння та позначається знаком " = ", наприклад:

x = 3; y = x; z = x;

У Java допустимо багаторазове використання операції присвоєння в одному виразі, наприклад:

x1 = x2 = x3 = 0;

Ця операція виконується праворуч наліво, тобто. спочатку змінної x3присвоюється значення 0, потім змінної x2присвоюється значення змінної x3( 0), і, нарешті, змінної x1присвоюється значення змінної x2( 0). Знаки операцій, аргументами яких є числа, поділяються на дві категорії: унарні знаки операцій з одним аргументом і бінарні з двома аргументами.

Унарні операції

У Java визначено такі унарные операции:

унарний мінус " -" - змінює знак числа чи висловлювання на протилежний;
унарний плюс " +" - не виконує жодних дій над числом чи виразом;
побітове доповнення " ~" (лише цілих) – інвертує все біти поля числа (змінює 0 на 1 і 1 на 0);
инкремент " ++" (лише цілих) – збільшує значення змінної на 1;
декремент " --" (лише цілих) – зменшує значення змінної на 1.

Приклади унарних операцій " +" і " -" :

int i = 3, j, k;
j= -i; // j = -3
k = +i; // k = 3

Приклад операції побітового доповнення:

int a = 15;
int b;
b = ~a; // b = -16

Числа aє bчислами типу int, тобто. представляються всередині комп'ютера як двійкові цілі числа зі знаком довжиною 32 біта, тому двійкове уявлення чисел aвиглядатиме bтак:

a = 00000000 00000000 00000000 00001111
b = 11111111 11111111 11111111 11110000

Як видно з цього уявлення, всі нульові біти в числі a змінені на поодинокі біти в числі b, а поодинокі біти в a змінені на нульові біти. Десятичним поданням числа bбуде –16. Знаки операції інкременту та декременту можуть розміщуватися як до, так і після змінної. Ці варіанти називаються відповідно префіксною та постфіксною записом цих операцій. Знак операції у префіксному записі повертає значення свого операнда після обчислення виразу. При постфіксному записі знак операції спочатку повертає значення свого операнда і лише після цього обчислює інкремент чи декремент, наприклад:

int x = 1, y, z;
y = ++x;
z=x++;

Змінна yбуде присвоєно значення 2, оскільки спочатку значення xбуде збільшено на 1, а потім результат буде надано змінної y. Змінною zбуде присвоєно значення 1, оскільки спочатку змінної zбуде надано значення, а потім значення xбуде збільшено на 1. В обох випадках нове значення змінної xдорівнюватиме 2. Слід зазначити, що в Java, на відміну від мови C, операції декременту та інкременту можуть застосовуватися і до речових змінних (типу floatта double). Бінарні знаки операцій поділяються на операції з числовим результатом та операції порівняння, результатом яких є булевське значення.

Арифметичні бінарні операції

У Java визначені наступні арифметичні бінарні операції :

додавання " +";
віднімання " -";
множення " *";
розподіл " /";
обчислення залишку від розподілу цілих чисел " %" (повертає залишок від розподілу першого числа на друге, причому результат матиме той самий знак, що й ділене), наприклад, результат операції 5%3дорівнюватиме 2, а результат операції (-7)%(-4) дорівнюватиме -3. Java операція може використовуватися і для речових змінних (типу floatабо double).

Приклади бінарних арифметичних операцій:

int x = 7, x1, x2, x3, x4, x5;

x1 = x +10; // x1 = 17

x2 = x – 8; // x2 = -1

x3 = x2 * x; // x3 = -7

x4 = x/4; // x4 = 1 (при делении целых чисел

// дробная часть отбрасывается)

x5 = x%4 // x5 = 3 (остаток от деления

// 7 на 4)

Побітові операції

Побитовые операциирозглядають вихідні числові значення поля бітів і виконують з них такі действия:
установка біта в i -ої позиції поля результату 1, якщо обидва біта в i -их позиціях операндів рівні 1, або в 0іншому випадку – побитовое И(" &");
установка біта в i -ой позиції поля результату 1, якщо хоча б один біт в i -их позиціях операндів дорівнює 1, або в 0іншому випадку - побитовое ИЛИ(" |");
установка біта в i -ої позиції поля результату 1, якщо біти в i -их позиціях операндів не рівні один одному, або в 0іншому випадку - побитовое исключающее ИЛИ(" ^");
зсув ліворуч бітів поля першого операнда на кількість бітів, що визначається другим операндом (біт знака числа при цьому не змінюється) - побитовый сдвиг влево с учетом знака" <<";
зсув вправо бітів поля першого операнда на кількість бітів, що визначається другим операндом (біт знака числа при цьому не змінюється) - побитовый сдвиг вправо с учетом знака" >>";
зсув вправо бітів поля першого операнда на кількість бітів, що визначається другим операндом (біт знака числа при цьому також зсувається) - побитовый сдвиг вправо без учета знака" >>>".

Приклади побітових операцій:

Побітове І

int x = 112;
// x: 00000000 00000000 00000000 01110000
int y = 94;
// y: 00000000 00000000 00000000 01011110
int z;
z = x & y;
// z=80: 00000000 00000000 00000000 01010000

Побітове АБО

int x = 112;
// x: 00000000 00000000 00000000 01110000
int y = 94;
// y: 00000000 00000000 00000000 01011110
int z;
z =x | y;
// z = 126: 00000000 00000000 00000000 01111110

Побітове виключне АБО

int x = 112;
// x: 00000000 00000000 00000000 01110000
int y = 94;
// y: 00000000 00000000 00000000 01011110
int z;
z =x ^ y;
// z = 46: 00000000 00000000 00000000 00101110

Зсув вліво з урахуванням знаку

int x = 31, z;
// x: 00000000 00000000 00000000 00011111
z = x << 2;
// z = 124: 00000000 00000000 00000000 01111100

Зсув праворуч з урахуванням знака

int x = -17, z;
// x: 11111111 11111111 11111111 11101111
z = x >> 2;
// z = -5: 11111111 11111111 11111111 11111011

Зсув праворуч без урахування знака

int x = -17, z;
// x: 11111111 11111111 11111111 11101111
z = x >>> 2;
// z = 1073741819
// z: 00111111 11111111 11111111 11111011

Комбіновані операції

У Java для бінарних арифметичних операцій можна використовувати комбіновані (складові) знаки операцій: идентификатор операция = выражение Це еквівалентно наступній операції: идентификатор = идентификатор операция выражение Приклади:

Вираз x += bозначає x = x + b.
Вираз x -= bозначає x = x - b.
Вираз x *= bозначає x = x * b.
Вираз x /= bозначає x = x / b.
Вираз x %= bозначає x = x % b.
Вираз x &= bозначає x = x & b.
Вираз x |= bозначає x = x | b.
Вираз x ^= bозначає x = x ^ b.
Вираз x <<= bозначає x = x << b.
Вираз x >>= bозначає x = x >> b.
Вираз x >>>= bозначає x = x >>> b.

Операції порівняння

У Java визначено такі операції порівняння:

" ==" (рівно), " !=" (не рівно),
" >" (більше), " >=" (більше чи одно),
" <" (менше) " <=" (менше чи одно)

мають два операнди і повертають булевське значення, що відповідає результату порівняння ( false або true ). Слід звернути увагу, що при порівнянні двох величин на рівність Java, як і C і C++, використовуються символи "== " (два знаки рівності, що йдуть без пробілу один за одним), на відміну від оператора присвоювання, в якому використовується символ " = ". Використання символу " =" при порівнянні двох величин або викликає помилку при компіляції, або призводить до неправильного результату. Приклади операцій порівняння:

boolean isEqual, isNonEqual, isGreater,
isGreaterOrEqual, isLess, isLessOrEqual;
int x1 = 5, x2 = 5, x3 = 3, x4 = 7;
isEqual = x1 == x2; // isEqual = true
isNonEqual = x1 != x2; // isNonEqual = false
isGreater = x1 > x3; // isGreater = true
// isGreaterOrEqual = true
isGreaterOrEqual = x2 >= x3;
isLess = x3 < x1; // isLess = true
isLessOrEqual = x1 <= x3; // isLessOrEqual = false

Булівські операції

Булевські операції виконуються над булевськими змінними та їх результатом також є значення типу boolean . У Java визначено такі булевські операції:

заперечення "!"– заміна falseна true, чи навпаки;
операція И "&"– результат дорівнює true, тільки якщо обидва операнда рівні true, інакше результат – false;
операція ИЛИ" |" - результат дорівнює true, тільки, якщо хоча б один з операндів дорівнює true, інакше результат - false.
операція що виключає ИЛИ" ^" – результат дорівнює true, тільки якщо операнди не рівні один одному, інакше результат – false.

Операції " &", " |" і " ^" можна, як і відповідні побітові операції використовувати у складових операціях присвоювання: " &=" , " |=" і " ^=" Крім того, до булевским операндам застосовні операції " ==" (і) і " !=" ). Як видно з визначення операцій АБО і І, операція АБО призводить до результату trueколи перший операнд дорівнює trueнезалежно від значення другого операнда, а операція І призводить до результату falseколи перший операнд дорівнює falseнезалежно від значення другого операнда. У Java визначено ще дві булевські операції: другі версії булевських операцій І та АБО, відомі як укорочені (short-circuit) логічні операції: && ||При використанні цих операцій другий операнд взагалі не буде обчислюватися, що корисно в тих випадках, коли правильне функціонування правого операнда залежить від того, чи має лівий операнд значення true або false.

boolean isInRange, isValid, isNotValid,
isEqual, isNotEqual;
int x = 8;
isInRange = x > 0 && x < 5; // isInRange = false
isValid = x > 0 || x > 5; // isValid = true
isNotValid = !isValid; // isNotValid = false
isEqual = isInRange == isValid; // isEqual = false
// isNotEqual = true
isNotEqual = isInRange != isValid

Умовна операція

Умовна операція записується у формі выражение-1?выражение-2:выражение-3. У цьому спочатку обчислюється вираз выражение-1, що має дати булевское значення, та був, якщо выражение-1має значення true, обчислюється і повертається выражение-2як результат виконання операції, чи (якщо выражение-1має значення false), обчислюється і, як результат виконання операції, повертається выражение-3. Приклад умовної операції:

x=n>1?0:1;

Змінної x буде надано значення 0, якщо n>1(вираз n>1має значення true) або 1, якщо n≤1(вираз n>1має значення false).

Старшинство операцій

Операції у виразах виконуються зліва направо, проте, відповідно до свого пріоритету. Так операції множення у виразі

y = x +z*5;

буде виконано раніше, ніж операція додавання, оскільки пріоритет операції множення вище, ніж пріоритет операції додавання. Пріоритети операцій (у порядку зменшення пріоритету) Java наведені в табл. 1. Операції над примітивними типами в Java - 2

Операції над примітивними типами в Java - 2

Круглі дужки підвищують старшинство операцій, що усередині них. Так, якщо в наведеному вище виразі вставити дужки:

y = (x +z)*5;

то спочатку буде виконано операцію додавання, а потім операцію множення. Іноді дужки використовують просто для того, щоб зробити вираз більш читаним, наприклад:

(x > 1) && (x <= 5);

Перетворення та приведення типів при виконанні операцій

В операції присвоєння та арифметичних виразах можуть використовуватися літерали, змінні та вирази різних типів, наприклад:

double y;
byte x;
y = x + 5;

У цьому прикладі виконується операція складання змінної xтипу byteта літералу 5(типу int) і результат присвоюється змінної yтипу double. У Java, як і в мові C, перетворення типів при обчисленні виразів можуть виконуватися автоматично або за допомогою оператора приведення типу. Однак правила приведення типів дещо відрізняються від правил мови C, і в цілому є суворішими, ніж у мові C. При виконанні операції присвоювання перетворення типів відбувається автоматично, якщо відбувається розширення перетворення (widening conversion) і два типи сумісні . Розширювальними перетвореннями є перетворення byte ® short ® int® long ® float ® double . Для розширювальних перетворень числові типи, включаючи цілий і з точкою, що плаває, є сумісними один з одним. Однак числові типи не сумісні з типами charта boolean. Типи charі booleanне сумісні також один з одним. У мові Java виконується автоматичне перетворення типів також і при збереженні літеральної цілісної константи (яка має за замовчуванням тип int) змінних типу byte, shortабо long(проте якщо літерал має значення поза діапазоном допустимих значень для цього типу, видається повідомлення про помилку: можлива втрата точності). Якщо перетворення звужує (narrowing conversion), тобто виконується перетворення byte¬ short¬ char¬ int¬ long¬ float¬ double, то таке перетворення може призвести до втрати точності числа або його спотворення. Тому при звужуючих перетвореннях при компіляції програми виводиться діагностичне повідомлення про несумісність типів та файли класів не створюються. Таке повідомлення буде видано і при спробі перетворення виразів типу byteабо shortзмінну типу char. Якщо все ж таки необхідно виконати такі перетворення, використовується операція приведення (cast) типу, яка має наступний формат: ( тип-перетворення ) значення , де тип-перетворення визначає тип, на який необхідно перетворити задане значення, наприклад, у результаті виконання операторів:

byte x = 71;
char symbol = (char) x;

змінна symbolотримає значення ' G'. Якщо значення з плаваючою точкою присвоюється цілому типу, то (якщо значення з плаваючою точкою має дробову частину) при явному перетворенні типу відбувається усічення (truncation) числа. Так, у результаті виконання оператора

int x = (int) 77.85;

змінна x отримає значення 77. Якщо ж значення, що присвоюється, лежить поза діапазоном типу-перетворення , то результатом перетворення буде залишок від поділу значення на модуль діапазону присвоюється типу (для чисел типу byteмодуль діапазону буде дорівнює 256, для short – 65536, для int – 4294967296і для long – 18446744073709551616). Наприклад, у результаті виконання оператора

byte x = (byte) 514;

змінна x отримає значення 2. При перетворенні цілих чи речових чисел у дані типу char, перетворення на символ відбувається, якщо вихідне число лежить у діапазоні від 0 до 127, інакше символ отримує значення ' ?'. При виконанні арифметичних і побітових перетворень всі значення byteі short, а також charрозширюються до int, (при цьому в обчисленнях charвикористовується числове значення коду символу) потім, якщо хоча б один операнд має тип long, тип виразу розширюється до long. Якщо один із операндів має тип float, то тип повного виразу розширюється до float, а якщо один з операндів має тип double, то тип результату буде double. Так, якщо оголошено змінні

byte a, c;
short b;

то у виразі

a + b*c – 15L + 1.5F + 1.08 - 10;

спочатку, перед обчисленням a + b*cзначення змінних буде розширено до int, потім, оскільки константа 15має тип long, перед відніманням результат обчислення буде збільшено до long. Після цього, оскільки літерал 1.5має тип floatперед додаванням з цим літералом результат обчислення a + b*c – 15Lбуде розширено до float. Перед виконанням додавання з числом 1.08результат попередніх обчислень буде розширено до double(оскільки речові константи за замовчуванням мають тип double) і, нарешті, перед виконанням останньої додавання літерал 10 (за замовчуванням int) буде розширений до double. Таким чином, результат обчислення виразу матиме тип double. Автоматичні розширення типів (особливо розширення) shortі byteдо int) можуть викликати помилки, що погано розпізнаються під час компіляції. Наприклад, в операторах:

byte x = 30, y =5;
x = x + y;

перед виконанням додавання значення змінних xі yбуде розширено до int, а потім під час спроби присвоєння результату обчислення типу intзмінної типу byteбуде видано повідомлення про помилку. Щоб цього уникнути, треба використовувати в другому операторі явне перетворення типів:

x = (byte) (x + y);

Вираз x + yнеобхідно укласти в дужки тому, що пріоритет операції приведення типу, укладеної в дужки, вищий, ніж пріоритет операції складання. До речі, якщо записати другий оператор у вигляді:

x += y;

то повідомлення про помилку не буде. Посилання на першоджерело: Операції над примітивними типами Java