情報処理II

情報処理Ⅱ
第４回
２００７年１０月２９日（月）
本日学ぶこと

演算子(Operator)




+, -, =, %, ++ ，&& ，||， == など
C言語ではどんな演算子が使用できるか？
演算子間の優先順位はどうなっているか？
• 例: 1 + 2 * 3 と書けば，(1 + 2) * 3 ではなく
1 + (2 * 3) と解釈される．このとき，* は + よりも
優先順位が高いという．
問題

整数が与えられたとき，そのビットパターンを出力できる？
• 例: (char型の) 40 のビットパターンは，00101000
• int型やlong型，float型のビットパターンは？
2
演算子一覧
1. 関数呼び出し( )，配列の添字[ ]，構造体のメンバ参照（., ->）
2. 単項演算子(!, 単項*, ++, 単項+, sizeof, キャストなど)
3. 乗除(2項*, /, %)
4. 加減算(2項+, 2項-)
5. シフト(<<, >>)
6. 関係(<, >, <=, >=)
7. 関係(==, !=)
8. ビット演算(&)
9. ビット演算(^)
10. ビット演算(|)
11. 論理演算(&&)
12. 論理演算(||)
13. 3項演算子(? :)
14. 代入演算子(=, +=など)
15. コンマ(,)
入p.314
リpp.155-156

高い
優
先
順
位
低い
優先順位を変えたければ，( ) で囲む．( ) が何重にもなること
がある．{ } や [ ] は，この目的で使用できない．
3
単項演算子



増分演算子，減分演算子: ++, -正負の符号: +, sizeof演算子: sizeof



キャスト演算子: (型名)



リp.158
sizeof(char) は 1
char x; に対して sizeof(x) も 1
実数型やポインタ型の変
数もオペランドにできる．
オペランドは変数名，式
もしくは型名．
慣習として ( ) をつけるが，
関数呼び出しではない．
( ) は必須
1/3 は 0
(float)1/3 は 0.333…
(float)(1/3) は 0.0
4
単項演算子：注意点


原則として，オペランドの前（左）につける．
増分演算子と減分演算子はオペランドの後ろにつけることも
できるが，前につけるのと意味が異なる．



x = --y; ⇒ 「y = y - 1; x = y;」と同じ（減分を先
に評価）．
x = y--; ⇒ 「x = y; y = y - 1;」と同じ（減分を後
で評価）．(x = y)--; ではない．
増分演算子と減分演算子のオペランドは，左辺値であり，か
つ算術型またはポインタ型でなければならない．
入pp.209-210
リp.158
5
ビット演算子

整数値をビット(0と1)の並びとみなし，ビット単位
(bitwise)で演算を行う．







ビット単位AND: & （２項演算子）
ビット単位OR: | （２項演算子）
ビット単位XOR: ^ （２項演算子）
ビット単位NOT: ~ （単項演算子）
例: 1 & 2 は0である．
優先順位は ~ > & > ^ > |
代入演算子 &=, |=, ^= も利用可能．
入p.203-204
リp.161
6
ビット演算


x
y
x&y
x|y
x^y
x
~x
1
1
1
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
ビット単位の演算結果であることに注意．
0 ^ 1 = 1 ^ 0 = 1 （相補律）
1 ^ 1 = 0 （ビットの反転），
x ^ x = 0 （ビットのクリア）が成り立つ．
7
ビット演算子の利用例

一部のビットを0にする．


一部のビットを1にする．


入p.205
x & 0x0f : 00000011
x | 0x0f : 00101111
x ^ 0x0f : 00101100
char x = 0x23; のとき x ^ 0x0f は
0x2c，x ^ 0xf0 は0xd3．
全部のビットを反転する．

0x0f : 00001111
char x = 0x23; のとき x | 0x0f は
0x2f，x | 0xf0 は0xf3．
一部のビットを反転する．


char x = 35; のとき x & 0x0f は
3，x & 0xf0 は32．
x=35 : 00100011
~x : 11011100
x = ~x; とすればよい．
8
シフト演算子

整数値をビットの並びとみなす．



いずれも2項演算子で，左オペランドは整数値，右オペランド
はシフトするビット数（0以上の整数値）．





左シフト: <<
右シフト: >>
5 << 3 は 40
m << n は m×2n
m >> n は m×2-n
5
→ 00000101 ← 40 >> 3
5 << 3 → 00101000 ← 40
負の数を右シフトしたときの結果は処理系依存．
代入演算子 <<=, >>= も利用可能．
入pp.205-206, p.123
リp.159
9
ビットパターン出力プログラム：準備

対象（入力）は，unsigned char型の値


簡単のため
ビット長が分かれば，他の整数型にも適用可能
x=40 …
char40.c
0
0
1
0
1
0
0
0
10
ビットパターン出力プログラム

検査方法
bの初期値は，1 << 7
 bの「増分」は，b >>= 1
 xの値は変化しない

x: 0
0
1
0
1
0
0
0
b: 1
0
0
0
0
0
0
0
x & bは0
⇒ 0 を出力
b: 0
1
0
0
0
0
0
0
x & bは0
⇒ 0 を出力
b: 0
0
1
0
0
0
0
0
x & bは非0
⇒ 1 を出力
0
0
1
x & bは0
⇒ 0 を出力
…
b: 0
0
0
0
0
11
３項演算子

オペランド1 ? オペランド2 : オペランド3



例: t = (a > b) ? a : b;
⇒ if (a > b) {t = a;} else {t = b;} と同じ
演算結果は左辺値ではない



まずオペランド1を評価する．それが真であればオペランド2を，
偽であればオペランド3を評価して，その値を演算結果とする．
× a > b ? a : b = 10;
○ *(a > b ? a : b) = 10;
a, bはポインタ変数
3項演算子の入れ子も可能だが，読みにくい
入p.216
リpp.162-163
12
その他の演算子



関数呼び出し: ( )
配列の添字: [ ]
コンマ演算子: ,

for (i=0, max=-1; scanf("%d", &d[i]) == 1;
i++)
これらは構文の一部であり，演算子ではない．
リp.157, p.165
13
補足



Cらしい式の例
結合規則
代入の順序
14
Cらしい式の例

xの値を1だけ増やす


xの値を倍にする



実数なら，x *= 2;
正の整数なら， x <<= 1;
xが偶数か奇数か判定する



x++;
if (x & 1)
初回授業で紹介した「if (x % 2)」は，やや非効率
xが0か否か判定する


if (!x)
ただし，if (x == 0) を推奨する
15
結合規則


同じ優先順位の演算子が並ぶ場合にも，評価の順序があり，
「結合規則」または「結合の向き」と呼ばれる．
左から右への結合（左結合）



x = y - z + 2; ⇒ x = (y - z) + 2; と同じ
右結合でない演算子
右から左への結合（右結合）


x += y = z + 2; ⇒ x += (y = z + 2); と同じ
単項演算子，3項演算子，代入演算子
入p.314
リp.148
16
代入の順序

オペランドの評価順序は，特に明記したものを除いて，不定
（処理系依存）である．式の中で同一の変数などに２つ以上
の代入をしないよう心がける．



リp.177
例: x=2; printf("%d %d", ++x, ++x); の出力は
「3 4」かもしれないし，「4 3」かもしれない．
例： x % 2 ? (x = x * 3 + 1) : (x /= 2); は意
図通りに動作する（が，if文で書くほうが自然）．
「副作用完了点」という概念もあるが，授業では説明しない．
17
まとめ



Cでは多彩な演算子が利用できる．いくつかは数学の記号に
近く，いくつかはC独特である．
演算子ごとに「優先順位」と「結合規則」が決まっている．
真偽の扱い，評価されない式にも注意する．
18
値の評価の注意点




オーバーフロー
アンダーフロー
計算誤差
暗黙の型変換
19
範囲を越えるとどうなるか?

signed char型変数に13*13を格納すると？




13はint型定数で，13*13は，int型の169と評価される．
これをsigned char型変数に格納しようとすると，169から
256を引いた-87が代入される．
signed char a = 127; a++; だと，aの値は128では
なく-128になる．
値が，型の取り得る範囲を超えるために，変わってしまうこと
を，オーバーフロー（桁あふれ）という．
入p.134
リp.151
13x13.c
20
無限小？

1から始めて2でどんどん割っていくと，いずれは0になる．
double d;
for (d = 1; d > 0; d /= 2) {
printf("%g\n", d);
}

浮動小数点数の計算で，表現できる精度よりも小さくなり，値
が変わる（0などになる）ことを，アンダーフローという．
21
１なのに，１でない？

for文を用いて，0, 0.1, 0.2, ..., 1.0 を取り出す，
間違った方法
double d;
for (d = 0; d != 1; d += 0.1)


0.1という値を，計算機内で誤差なく表現できない．「計算誤
差」により，0.1×10が1でないという事態が起こる．
プログラミングの心がけ


（最善）実数型はループ用変数にしない．
（次善） != ではなく，> や < を用いて判定をする．
入pp.136-137
リp.66
from0to1bad.c
22
異なる型の値同士の計算


1/3 と 1.0/3 と 1/3.0 と 1.0/3.0 は同じ値?
算術演算において，大きい範囲の型に揃えられる．




int > short, int > char （汎整数拡張）
long double > double > float >
long long > long > int （暗黙の型変換）
unsigned > signed
プログラミングの心がけ


unsignedとsignedの整数値を混在させて演算しない．
1/3 は，0．それ以外の上の式はすべて0.333…
リpp.150-153
23
代入時の型変換

代入演算子では，必ず左辺の型に変換される．

double d; int x; に対して
x = d = 1.0/3.0; ⇒ d = 0.333…; x = 0; と同じ
d = x = 1.0/3.0; ⇒ x = 0; d = 0.0; と同じ
24
まとめ

オーバーフロー，計算誤差，型変換に注意．
25

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