3.4. Выражения с арифметическими операциями

Кроме операций инкремента и декремента для целочисленных операндов

определены, во-первых, стандартные арифметические операции:

унарные – и + (определяют знак выражения);

бинарные -, +, *, / (вычитание, сложение, умножение, деление)

.

Среди них заслуживает пояснения только операция деления – ее результат при

двух целочисленных операндах всегда округляется до наименьшего по абсолютной

величине целого значения.

// 03_01.cs - целочисленное деление

using System;

class Program

{

static void Main()

{

Console.WriteLine("-13/4 = " + -13 / 4);

Console.WriteLine("15/-4 = " + 15 /-4);

Console.WriteLine("3/5 = " + 3 / 5);

}

}

Обратите внимание на аргумент метода WriteLine(). Это выражение с

операцией конкатенации строк +. Первая строка – изображение некоторого

выражения. Вторая строка – строковое представление результата вычисления

арифметического выражения, например, – 13/4.

Результат выполнения программы:

-13/4 = -3

15/-4 = -3

3/5 = 0

Отдельно следует рассмотреть операцию получения остатка от деления

целочисленных операндов %. При ненулевом делителе для целочисленных величин

выполняется соотношение:

(x / y * y +x % y) равно x.

Пример:

// 03_02.cs - получение остатка от деления

using System;

class Program

{

static void Main()

{

Console.WriteLine("13 % 4 = " + 13 % 4);

Console.WriteLine("-13 % 4 = " + -13 % 4);

Console.WriteLine("13 % -4 = " + 13 % -4);

Console.WriteLine("-13 % -4 = " + -13 % -4);

Console.WriteLine("-13/-4*-4 + -13%-4 = " +(-13 / -4 * -4 + -13 % -4));

}

}

Результат выполнения программы:

13 % 4 = 1

-13 % 4 = -1

13 % -4 = 1

-13 % -4 = -1

-13/-4*-4 + -13%-4 = -13

3.5. Поразрядные операции

От языков Си и Си++ язык C# унаследовал операции для работы с битовыми

представлениями целых чисел:

~ - поразрядное инвертирование (поразрядное НЕ);

&- поразрядная конъюнкция (поразрядное И);

| - поразрядная дизъюнкция (поразрядное ИЛИ);

^ - поразрядное исключающее ИЛИ;

>> - поразрядный сдвиг вправо;

<< - поразрядный сдвиг влево.

Таблица 3.1

Правила выполнения поразрядных операций

Значения операндов			Результаты выполнения операции
Первого	Второго	&		|	^
0	0	0		0	0
0	1	0		1	1
1	0	0		1	1
1	1	1		1	0

Для иллюстрации выполнения поразрядных операций "операции:поразрядные

операции"

удобно использовать операнды беззнакового байтового типа (byte).

Рассмотрим вначале поразрядную унарную операцию инвертирования (~). Операция

применяется к каждому разряду (биту) внутреннего представления целочисленного

операнда. Предположим, что десятичное значение переменной bb беззнакового

байтового типа равно 3. Внутреннее представление bb имеет вид 00000011. После

выполнения операции ~ битовым представлением результата (т.е. выражения ~bb),

станет 11111100, то есть 252 при записи с использованием десятичного основания.

Стоит отметить, что для любого bb значением выражения bb+~ bb всегда будет 255,

т.е. byte.MAX_VALUE.

Операция &. Определим две байтовых переменных bb со значением 3 и dd со

значением 6:

byte bb=3, dd=6;

Поразрядные (битовые) представления: 00000011 и 00000110.

Значением выражения bb&dd будет десятичное 2, имеющее внутреннее

представление 00000010.

Применив к переменным bb и dd бинарную операцию поразрядной дизъюнкции

|, получим десятичное значение 7 с поразрядным представлением 00000111.

Применив бинарную операцию ^ исключающего ИЛИ к переменным bb и dd,

получим десятичное значение 5 с битовым представлением 00000101.

Следующая программа содержит описанные выше выражения с поразрядными

операциями над переменными типа byte.

//03_03.cs - поразрядные операции с беззнаковыми переменными

using System;

class Program

{

static void Main()

{

byte bb = 3;

Console.WriteLine("bb = " + bb + "; ~bb = " + (byte)(~bb))

;

byte dd = 6;

Console.WriteLine("bb & dd = " + (byte)(bb & dd));

Console.WriteLine("bb | dd = " + (byte)(bb | dd));

Console.WriteLine("bb ^ dd = " + (byte)(bb ^ dd));

}

}

Поясним еще раз особенности обращений к методу WriteLine(). Аргумент

метода должен быть строкового типа (типа string). Выражение вида

строка + арифметическое выражение

обрабатывается так: вычисляется арифметическое выражение, его значение

автоматически преобразуется в строку, которая "присоединяется" к строке,

размещенной слева от знака +. Чтобы значение арифметического выражения при

преобразованиях "не потеряло" свой беззнаковый тип, явно используется операция

приведения типов (byte). Необходимость указанного приведения типов будет

обоснована в § 3.7. Более подробно приведение типов рассмотрено в следующей

главе.

Результаты выполнения программы:

bb = 3; ~bb = 252

bb & dd = 2

bb | dd = 7

bb ^ dd = 5

Бинарные поразрядные операции сдвига

"операции:поразрядные операции

сдвига" \y "операции" (>> и <<) по-разному используют значения своих операндов.

Левый операнд задает целочисленное значение, к битовому представлению которого

применяется сдвиг. Правый операнд указывает количество разрядов (битов), на

которое должны сдвигаться все биты внутреннего представления левого операнда.

Направление сдвига зависит от операции: << обозначает сдвиг влево, >>

обеспечивает сдвиг вправо.

При сдвиге влево << все разряды, выходящие за левый край внутреннего

представления значения левого операнда, отбрасываются, все "освободившиеся

"

справа позиции заполняются нулями. Таким образом, сдвинув влево на 3 позиции

число 4 с двоичным представлением 00000100, получим 00100000 (десятичное 32).

Сдвиг влево числа 00010000 (десятичное 16) на 4 позиции приводит к нулевому

значению. Обратим внимание, что сдвиг влево на k позиций эквивалентен

умножению левого операнда на 2k. (При условии, что значащие левые ненулевые

разряды не выйдут за разрядную сетку.) Значением выражения 6<<3 будет

десятичное число 48, то есть 6*23 или 00110000.

При сдвиге вправо >> разряды, выходящие за правый край представления

значения левого операнда, отбрасываются. Слева "освободившиеся" позиции

заполняются нулями. Таким образом число 25 с двоичным представлением 00011001

при сдвиге на 2 позиции вправо приводит к получению кода 00000110 со значением

6. Сдвиг вправо на k позиций эквивалентен умножению на 2-k с округлением

результата до целого значения. Выражение 6>>2 будет равно 1, то есть 00000001.

Следующая программа иллюстрирует сказанное относительно поразрядных

сдвигов:

//03_04.cs - операции сдвигов для беззнаковых целых

using System;

class Program

{

static void Main()

{

byte bb = 4;

Console.WriteLine("bb = " + bb + "; bb << 3 = " + (byte)(bb << 3));

bb = 16;

Console.WriteLine("bb = " + bb + "; bb << 4 = " + (byte)(bb << 4));

bb = 6;

Console.WriteLine("bb = " + bb + "; bb << 3 = " + (byte)(bb << 3));

bb = 25;

Console.WriteLine("bb = " + bb + "; bb >> 2 = " + (byte)(bb >> 2));

bb = 6;

Console.WriteLine("bb = " + bb + "; bb >> 2 = " + (byte)(bb >> 2));

}

}

Результат выполнения программы:

bb = 4; bb << 3 = 32

bb = 16; bb << 4 = 0

bb = 6; bb << 3 = 48

bb = 25; bb >> 2 = 6

bb = 6; bb >> 2 = 1