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Langage C

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Les opérateurs et les expressions en C

1) L’originalité des notions d’opérateur et d’expression en C

En C les notions d’expressions et d’instructions sont très liées

Expressions formées (entre autres) à l’aide d’opérateurs,
Instructions pouvant éventuellement faire intervenir des expressions

Exemple, l’instruction d’affectation :

y = a * x +b ;

Instruction d’affichage :

printf ("valeur %d", n + 2*p) ; dans laquelle apparaît l’expression n + 2 * p

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Les opérateurs et les expressions en C

1) L’originalité des notions d’opérateur et d’expression en C

Généralement, dans les autres langage, l’expression possède une valeur mais ne réalise aucune action

Seulement en C, c’est différent

++i (possède une valeur et agit sur la variable)
k = i = 5 k = (i = 5) (possède une valeur et agit sur la variable)

En C, les notions d’expression et d’instruction sont étroitement liées puisque la principale instruction de ce langage est une expression terminée par un point-virgule

la nomme souvent « instruction expression »
Exemples de telles instructions (évaluation de l’expression, la valeur est inutilisée)
++i ;
i = 5 ;
k = i = 5 ;

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Les opérateurs et les expressions en C

2) Les opérateurs arithmétiques en C

Présentation des opérateurs

C dispose d’opérateurs classiques « binaires » portant sur deux opérandes

Addition (+)
Soustraction (-)
Multiplication (*)
Division (/)

Opérateur « unaire » ne portant que sur une seul opérande

correspondant à l’opposé noté « - » (comme dans -n ou dans -x+y)

A priori, les opérandes doivent être de même type (int, long int, float, double, long double) et ils fournissent un résultat de même type que leurs opérandes

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Les opérateurs et les expressions en C

2) Les opérateurs arithmétiques en C

Les priorités relatives des opérateurs

Lorsque plusieurs opérateurs apparaissent dans une même expression, dans quel ordre ils sont mis en jeu
Les opérateurs unaires + et - ont la priorité la plus élevée
Ensuite, à un même niveau, les opérateurs *, / et %
Enfin, sur un dernier niveau, apparaissent les opérateurs binaires + et –
En cas de priorités identiques, les calculs s’effectuent de gauche à droite
Les parenthèses permettent d’outrepasser ces règles de priorité, en forçant le calcul préalable de l’expression qu’elles contiennent

a + b * c a + ( b * c )

a * b + c % d ( a * b ) + ( c % d )

- c % d ( - c ) % d

- a + c % d ( - a ) + ( c % d )

- a / - b + c ( ( - a ) / ( - b ) ) + c

- a / - ( b + c) ( - a ) / ( - ( b + c ) )

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Les opérateurs et les expressions en C

3) Les conversions implicites pouvant intervenir dans un calcul d’expression

Notion d’expression mixte

Les opérateurs arithmétiques ne sont définis que lorsque leurs deux opérandes sont de même type
Seulement, on peut écrire ce que l’on nomme des « expressions mixtes » dans lesquelles interviennent des opérandes de types différents
Exemple d’expression autorisée, n(int) et p(int), et x(float) :

n * x + p

Règles de priorité, il faut effectuer le produit n*x

Conversion de la valeur de n dans le type float

Multiplication de deux opérandes de type float

Résultat de type float

Même mécanisme pour l’addition

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Les opérateurs et les expressions en C

3) Les conversions implicites pouvant intervenir dans un calcul d’expression

Les conversions d’ajustement de type

Une conversion se fait suivant une hiérarchie sans dénaturer la valeur initiale:

int -> long -> float -> double -> long double (conversions directe autorisées)
Le choix des conversions à mettre en œuvre est effectué en considérant un à un les opérandes concernés et non pas l’expression de façon globale
Exemple, soit n(int), p(long) et x(float), n * p + x

n * p + x

| | |

long | | conversion de n en long

| | |

|__ * __| | multiplication par p

| |

long | le résultat de * est de type long

| |

float | il est converti en float

| |

|____ + ____| pour être additionné à x

float résultat de type float

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Les opérateurs et les expressions en C

3) Les conversions implicites pouvant intervenir dans un calcul d’expression

Les promotions numériques

Comme les opérateurs numériques ne sont pas définis pour les types char et short
Le C prévoit que toute valeur de l’un de ces deux types est d’abord convertie en int, sans considérer les types des éventuels autres opérandes, c’est la « promotion numérique » « conversion systématique »
Exemple, si p1(short), p2(short) et p3(short) et x(float)

p1 * p2 + p3 * x

| | | |

int int int | promotions numériques short -> int

|____ * ____| | |

| | |

int float | conversion d’ajustement de type

| |___ * ___ |

| |

float float conversion d’ajustement de type

|_________ + _________|

float

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Les opérateurs et les expressions en C

3) Les conversions implicites pouvant intervenir dans un calcul d’expression

Le cas du type char

Même chose pour le type char: un caractère peut toujours correspondre à un entier
Exemple, on suppose que c1(char) et c2(char), tandis que n(int)

c1 + 1

| |

int | promotion numérique char -> int

|___ + ___|

int

c1 - c2

| |

int int promotions numériques char -> int

|___ _ ___|

int

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Langage C

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Les opérateurs et les expressions en C

4) Les opérateurs relationnels

C permet de comparer des expressions à l’aide d’opérateurs classiques de comparaison, exemple :

2 * a > b + 5

Le résultat de la comparaison est : 0 si (faux), 1 si (vrai).
Ainsi, la comparaison devient une expression de type entier. Et elle pourra intervenir dans des calculs arithmétiques
Les expressions seront soumises aux règles de conversion présentées dans le paragraphe précédent

OPÉRATEUR SIGNIFICATION

< inférieur à

<= inférieur ou égal à

> supérieur à

>= supérieur ou égal à

== égal à

!= différent de

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Les opérateurs et les expressions en C

Les opérateurs (<, <=, >, >=) sont de même priorité (grande)
Les deux opérateurs (== et !=) possèdent également la même priorité (petite)

a < b == c < d est interprétée comme : ( a < b) == (c < d)

Cette expression vaudra 1 lorsque les relations a < b et c < d auront toutes les deux la même valeur et 0 pour le cas contraire
Les opérateurs relationnels sont moins prioritaires que les opérateurs arithmétiques

x + y < a + 2 est équivalent à : ( x + y ) < ( a + 2 )

4) Les opérateurs relationnels

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Les opérateurs et les expressions en C

5) Les opérateurs logiques

C dispose de trois opérateurs logiques classiques :

et (noté &&),
ou (noté ||)
non (noté !).

Exemples :

(a<b) && (c<d)

Vaut 1 (vrai) si a<b et c<d sont toutes deux vraies (valeur 1)

Vaut 0 (faux) dans le cas contraire

(a<b) || (c<d)

Vaut 1 (vrai) si l’une au moins des deux conditions a<b et c<d est vraie (valeur 1)

Vaut 0 (faux) dans le cas contraire

! (a<b) vaut1 (vrai) si a<b est fausse (de valeur 0) et prend la valeur 0 (faux) dans le cas contraire. Equivalente à: a>=b

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Les opérateurs et les expressions en C

si n et p sont des entiers, des expressions telles que :

n && p n || p !n sont acceptées par le compilateur

if (!n) plus concise if ( n == 0 )

L ’opérateur ! a une priorité supérieure à celle de tous les opérateurs arithmétiques binaires et aux opérateurs relationnels
Pour écrire la condition contraire de a == b il faut utiliser des parenthèses ! ( a == b )

! a == b serait interprétée comme : ( ! a ) == b

L ’opérateur || est moins prioritaire que &&. Les deux sont de priorité inférieure aux opérateurs arithmétiques ou relationnels

5) Les opérateurs logiques

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Les opérateurs et les expressions en C

6) L’opérateur d’affectation ordinaire

c = b + 3

La priorité de l’opérateur = est inférieure à celle de tous les opérateurs arithmétiques et de comparaison
D’abort, on évalue l’expression b + 3, en suite la valeur est affectée à c
Par contre, il n’est pas possible de faire apparaître une expression comme premier opérande de cet opérateur =

c + 5 = x, cette expression n’a pas de sens

Notion de lvalue

Ce terme désigne une « valeur à gauche », c’est-à-dire tout ce qui peut apparaître à gauche d’un opérateur d’affectation, les variables sont des lvalue(s)

L’affectation peut entraîner une conversion

Lorsque le type de l’expression figurant à droite n’est pas du même type que la lvalue, il y a conversion systématique de la valeur de l’expression

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Les opérateurs et les expressions en C

7) Les opérateurs d’incrémentation et de décrémentation

Rôle

En C, on utilise des opérateurs « unaires » portant sur la lvalue
Pour i = 5

++i a pour effet d’incrémenter de 1 la valeur de i

n = ++i - 5 affectera à i la valeur 6 et à n la valeur 1

n = i++ - 5 affectera à i la valeur 6 et à n la valeur 0

Pré-incrémentation et de Post-incrémentation

lorsque seul importe l’effet d’incrémentation d’une lvalue

i++ ; ++i ; ces deux instructions sont équivalentes :

Priorités

Les opérateurs unaires possèdent une priorité élevées

3 * i++ * j-- + k++ (pas besoin de parenthèses)

Intérêt

i++ remplace i = i + 1 et allègent l’écriture de certaines expressions

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Les opérateurs et les expressions en C

8) Les opérateurs d’affectation élargie

i += k remplace i = i + k
a *= b remplace a = a * b
Voici la liste complète de tous ces nouveaux opérateurs nommés « opérateurs d’affectation élargie » += -= *= /= %=

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Les opérateurs et les expressions en C

9) Les conversions forcées par une affectation

Une affectation introduit une conversion d’office dans le type de la lvalue réceptrice,
Exemple: si n(int) et x(float), l’affectation :

n = x + 5.3 ; évaluation de l’expression à droite, qui fournira une valeur de type float ; cette dernière sera ensuite convertie en int pour pouvoir être affectée à n.

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Les opérateurs et les expressions en C

10) L’opérateur de cast

On peut forcer la conversion d’une expression quelconque dans un type de son choix, à l’aide d’un opérateur « cast ».
Exemple, si n et p sont des variables entières, l’expression : (double) ( n/p ) aura comme valeur celle de l’expression entière n/p convertie en double.
Ici, il y a d’abord calcul, dans le type int du quotient de n par p ; c’est seulement ensuite que le résultat sera converti en double. Si n vaut 10 et que p vaut 3, cette expression aura comme valeur 3
Priorité élevée (double) n/p est equivalente à (double n)/p, pour le même exemple on aura 3.3333

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Les opérateurs et les expressions en C

11) L’opérateur conditionnel

max = a>b ? a : b est équivalente à:

D’une manière générale, l’opérateur évalue la première expression qui joue le rôle d’une condition. Si sa valeur est différente de zéro, il y a évaluation du second opérande, ce qui fournit le résultat ; si sa valeur est nulle, en revanche, il y a évaluation du troisième opérande, ce qui fournit le résultat

3*a+1 > 0 ? 3*a+1 : -3*a-1

z = (x=y) ? a : b

z = x = y ? a : b est équivalente à: z = x = ( y ? a : b )

z = ( a>b ? a : b ) ;

a>b ? i++ : i-- ; évaluation sans utiliser la valeur de i

if ( a>b )

max = a ;

else

max = b ;

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Les opérateurs et les expressions en C

12) L’opérateur séquentiel

L ’opérateur dit « séquentiel » permet d’exprimer plusieurs calculs successifs au sein d’une même expression
Exemple : a * b , i + j

évalue d’abord a*b, puis i+j et qui prend comme valeur la dernière calculée (i+j)

i++, a + b
i++, j = i + k évaluation de l’expression i++, évaluation de l’affectation j = i + k
ces deux formulations sont équivalentes :

i++, j = i+k, j-- ; (avec des virgules)
i++ ; j = i+k ; j-- ; (avec des points virgules)

Dans les boucles

if (i++, k>0) ...... remplace i++ ; if (k>0) ......
for (i=1, k=0 ; ... ; ... ) ....... remplace i=1 ; for (k=0 ; ... ; ... ) ......

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Les opérateurs et les expressions en C

13) L’opérateur sizeof

L ’opérateur sizeof fournit la taille en octets
Exemple, dans une implémentation où le type int est représenté sur 4 octets et le type double sur 8 octets:

sizeof(char) vaudra toujours 1
Cet opérateur offre un intérêt :

lorsque l’on souhaite écrire des programmes portables dans lesquels il est nécessaire de connaître la taille exacte de certains objets,

int n ;

double z ;

l’expression sizeof(n) vaudra 4

l’expression sizeof(z) vaudra 8

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Les opérateurs et les expressions en C

Exercice 1

1) Soit les déclarations suivantes :

int n = 10 , p = 4 ;

long q = 2 ;

float x = 1.75 ;

Donner le type et la valeur de chacune des expressions suivantes :

a) n + q

b) n + x

c) n % p +q

d) n < p

e) n >= p

f) n > q

g) q + 3 * (n > p)

h) q && n

i) (q-2) && (n-10)

j) x * (q==2)

k) x *(q=5)

Exercice 1 :

a) long 12

b) float 11,75

c) long 4

d) int 0

e) int 1

f) int 1

g) long 5

h) int 1

i) int 0

j) float 1,75

k) float 8,75

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Les opérateurs et les expressions en C

Exercice 2

2) Écrire plus simplement l’instruction suivante :

z = (a>b ? a : b) + (a <= b ? a : b) ;

Exercice 2 :

z = a + b ;

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Les opérateurs et les expressions en C

Exercice 3

3) n étant de type int, écrire une expression qui prend la valeur :

-1 si n est négatif,

0 si n est nul,

1 si n est positif.

Exercice 3 :

n ? (n>0 ? 1 : -1) : 0) ou n>0 ? 1 : (n ? -1 : 0)

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Les opérateurs et les expressions en C

Exercice 4

4) Quels résultats fournit le programme suivant ?

#include <stdio.h>

main()

{

int n=10, p=5, q=10, r ;

r = n == (p = q) ;

printf ("A : n = %d p = %d q = %d r = %d\n", n, p, q, r) ;

n = p = q = 5 ;

n += p += q ;

printf ("B : n = %d p = %d q = %d\n", n, p, q) ;

q = n < p ? n++ : p++ ;

printf ("C : n = %d p = %d q = %d\n", n, p, q) ;

q = n > p ? n++ : p++ ;

printf ("D : n = %d p = %d q = %d\n", n, p, q) ;

}

Exercice 4 :

A : n = 10 p = 10 q = 10 r = 1

B : n = 15 p = 10 q = 5

C : n = 15 p = 11 q = 10

D : n = 16 p = 11 q = 15