Операции проверки типов
Операции проверки типов is и as будут рассмотрены в последующих лекциях, (см. лекцию 19).
Операции сдвига
Операции сдвига вправо "<<" и сдвига влево "<<" в обычных вычислениях применяются редко. Они особенно полезны, если данные рассматриваются как строка битов. Результатом операции является сдвиг строки битов влево или вправо на к разрядов. В применении к обычным целым положительным числам сдвиг вправо равносилен делению нацело на 2К, а сдвиг влево — умножению на 2К. Для отрицательных чисел сдвиг влево и деление дают разные результаты, отличающиеся на единицу. В языке C# операции сдвига определены только для некоторых целочисленных типов — int, uint, long, ulong. Величина сдвига должна иметь тип int. Вот пример применения этих операций:
/// <summary>
/// операции сдвига
/// </summary> public void Shift()
{
int n = 17,m =3, p,q;
p= n>>2; q = m<<2;
Console.WriteLine("n= " + n + m= " + m + p=n>>2 = "+p
+ q=m<<2 " + q);
long x=-75, у =-333, u,v,w;
u = x>>2; v = y<<2; w = x/4;
Console.WriteLine("x= " + x + y= " + у + u=x>>2 = "+u
+ v=y<<2 " + v + w = x/4 = " + w);
}//Shift
Логические операции
Начну с предупреждения тем, кто привык к языку C++. Правила работы с логическими выражениями в языках C# и C++ имеют принципиальные различия. В языке C++ практически для всех типов существует неявное преобразование в логический тип. Правило преобразования простое, — ненулевые значения трактуются как истина, нулевое — как ложь. В языке C# неявных преобразований к логическому типу нет даже для целых арифметических типов. Поэтому вполне корректная в языке C++ запись:
int k1 = 7;
if (k1) Console.WriteLine("ok!");
незаконна в программах на С#. На этапе трансляции возникнет ошибка, поскольку вычисляемое условие имеет тип int, а неявное преобразование этого типа к типу bool отсутствует.
В языке C# более строгие правила действуют и для логических операций. Так, запись
if(k1 && (х>у)),
корректная в языке C++, приводит к ошибке в программах на С#, поскольку операция && определена только для операндов типа bool, а в данном выражении один из операндов имеет тип int. в языке C# в данных ситуациях следует использовать записи:
if(k1>0)
if((k1>0) && (x>y))
После этого важного предупреждения перейду к более систематическому изложению некоторых особенностей выполнения логических операций. Так же, как и в языке C++, логические операции делятся на две категории: одни выполняются над логическими значениями операндов, другие осуществляют выполнение логической операции над битами операндов. По этой причине в C# существуют две унарные операции отрицания — логическое отрицание, заданное операцией"!", и побитовое отрицание, заданное операцией "~". Первая из них определена над операндом типа bool, вторая — над операндом целочисленного типа, начиная с типа int и выше (int, uint, long, ulong). Результатом операции во втором случае является операнд, в котором каждый бит заменен его дополнением. Приведу пример:
/// <summary>
/// Логические выражения
/// </summary>
public void Logic()
{
//операции отрицания ~,!
bool b1,b2;
b1= 2 *2==4; b2 =!b1;
//Ь2= ~1;
uint j1 = 7, j2;
j2= ~j1;
//j2 =!j1;
int j4 = 7, j5;
j5 = ~j4;
Console.WriteLine("uint j2 = " + j2 +" int j5 = " + j5);
}//Logic
В этом фрагменте закомментированы операторы, приводящие к ошибкам. В первом случае была сделана попытка применения операции побитового отрицания к выражению типа bool, во втором — логическое отрицание применялось к целочисленным данным. И то, и другое в C# незаконно. Обратите внимание на разную интерпретацию побитового отрицания для беззнаковых и знаковых целочисленных типов. Для переменных j5 и j2 строка битов, задающая значение — одна и та же, но интерпретируется по-разному. Соответствующий вывод таков:
uint j2 = 4294967288 int j5 = -8
Бинарные логические операции "&& — условное И" и "II — условное ИЛИ" определены только над данными типа bool. Операции называются условными или краткими, поскольку, будет ли вычисляться второй операнд, зависит от уже вычисленного значения первого операнда. В операции если первый операнд равен значению false, то второй операнд не вычисляется и результат операции равен false. Аналогично, в операции "II", если первый операнд равен значению true, то второй операнд не вычисляется и результат операции равен true. Ценность условных логических операций заключается не в их эффективности по времени выполнения. Часто они позволяют вычислить логическое выражение, имеющее смысл, но в котором второй операнд не определен. Приведу в качестве примера классическую задачу поиска по образцу в массиве, когда разыскивается элемент с заданным значением (образец). Такой элемент в массиве может быть, а может и не быть. Вот типичное решение этой задачи в виде упрощенном, но передающем суть дела:
//Условное And — &&
int[] ar= {1,2,3};
int search = 7; int i=0;
while ((i < ar.Length) && (ar[i]!= search)) i++;
if(i<ar.Length) Console.WriteLine("Образец найден");
else Console.WriteLine("Образец не найден");
Если значение переменной search (образца) не совпадает ни с одним из значений элементов массива аr, то последняя проверка условия цикла while будет выполняться при значении i, равном ar.Length.
В этом случае первый операнд получит значение false, и, хотя второй операнд при этом не определен, цикл нормально завершит свою работу. Второй операнд не определен в последней проверке, поскольку индекс элемента массива выходит за допустимые пределы (в C# индексация элементов начинается с нуля). Заметьте, что "нормальная" конъюнкция требует вычисления обеих операндов, поэтому ее применение в данной программе приводило бы к выбросу исключения в случае, когда образца нет в массиве.
Три бинарные побитовые операции — "& — AND", "I — OR", "^ — XOR" используются двояко. Они определены как над целыми типами выше int, так и над булевыми типами. В первом случае они используются как побитовые операции, во втором — как обычные логические операции. Иногда необходимо, чтобы оба операнда вычислялись в любом случае, тогда без этих операций не обойтись.
Вот пример первого их использования:
//Логические побитовые операции And, Or, XOR (&, |, ^)
int k2 = 7, k3 = 5, k4, k5, k6;
k4 = k2 & kЗ; k5 = k2 | k3; k6 = k2^kЗ;
Console. WriteLine ("k4 = " + k4 + " k5 = " + k5 + " k6 = " + k6);
Приведу результаты вывода:
k4 = 5 k5 = 7 k6 =2
Приведу пример поиска по образцу с использованием логического AND:
i=0; search = ar[ar.Length — 1];
while ((i < ar.Length) & (ar [i]! = search)) i + +;
if(i<ar.Length) Console.WriteLine("Образец найден");
else Console.WriteLine("Образец не найден");
В данном фрагменте гарантируется наличие образца поиска в массиве, и фрагмент будет успешно выполнен. В тех же случаях, когда массив не содержит элемента search, будет выброшено исключение. Содержательный смысл такой процедуры — появление исключения — может быть признаком ошибки в данных, что требует специальной обработки ситуации.
