Ausdrücke

• Ausdruck hat Wert (Zahl, Objekt, ...)

  (Ausdruck wird ausgewertet)

• Anweisung hat Wirkung (Änderung des Programm/Welt-Zustandes)

  (Anweisung wird ausgeführt)

Vgl. Trennung (in Pascal, Ada)

• Funktion (Aufruf ist Ausdruck)
• Prozedur (Aufruf ist Anweisung)

• in allen imperativen Sprachen gibt es Ausdrücke mit Nebenwirkungen

  (nämlich Unterprogramm-Aufrufe)

• in den rein funktionalen Sprachen gibt es keine (Neben-)Wirkungen, also keine Anweisungen

  (sondern nur Ausdrücke).

• in den C-ähnlichen Sprachen ist = ein Operator,

  (d. h. die Zuweisung ist syntaktisch ein Ausdruck)

• Präzedenzen (Vorrang)
• Assoziativitäten (Gruppierung)
• Ausdrücke dürfen (Neben-)Wirkungen haben?
• in welcher Reihenfolge treten die auf?
• welche impliziten Typumwandlungen?
• explizite Typumwandlungen (cast)?
• kann Programmierer Operatoren definieren? überladen?

• einfache Ausdrücke : Konstante, Variable
• zusammengesetzte Ausdrücke:
  • Operator-Symbol zwischen Argumenten
  • Funktions-Symbol vor Argument-Tupel

wichtige Spezialfälle für Operatoren:

• arithmetische, relationale, boolesche

Wdhlg: Syntaxbaum, Präzedenz, Assoziativität.

Was druckt diese Anweisung?

System.out.println ( 12345 + 5432l );

dieses und einige der folgenden Beispiele aus: Joshua Bloch, Neil Gafter: Java Puzzlers, Addison-Wesley, 2005.

...addiert Zahlen und verkettet Strings.

System.out.println ("foo" + 3 + 4);
System.out.println (3 + 4 + "bar");

aus praktischen Gründen sind arithmetische und relationale Operatornamen überladen

(d. h.: ein Name für mehrere Bedeutungen)

Überladung wird aufgelöst durch die Typen der Argumente.

int x = 3; int y = 4; ... x + y ...
double a;   double b; ... a + b ...
String p;   String q; ... p + q ...

in vielen Sprachen postuliert man eine Hierarchie von Zahlbereichstypen:

byte⊆int⊆float⊆double

im allgemeinen ist das eine Halbordnung.

Operator mit Argumenten verschiedener Typen: (x :: int) + (y :: float)

beide Argumente werden zu kleinstem gemeinsamen Obertyp promoviert, falls dieser eindeutig ist (sonst statischer Typfehler)

(Halbordnung → Halbverband)

Was druckt dieses Programm?

long x = 1000 * 1000 * 1000 * 1000;
long y = 1000 * 1000;
System.out.println ( x / y );

Was druckt dieses Programm?

System.out.println ((int) (char) (byte) -1);

Moral: wenn man nicht auf den ersten Blick sieht, was ein Programm macht, dann macht es wahrscheinlich nicht das, was man will.

sieht gleich aus und heißt gleich (cast), hat aber verschiedene Bedeutungen:

• Datum soll in anderen Typ gewandelt werden, Repräsentation ändert sich:

  double x = (double) 2 / (double) 3;

• Programmierer weiß es besser (als der Compiler), Repräsentation ändert sich nicht:

    List books;
    Book b = (Book) books.get (7);
  

  ...kommt nur vor, wenn man die falsche Programmiersprache benutzt (nämlich Java vor 1.5)

Absicht: statt

if ( 0 == x % 2 ) {
  x = x / 2;
} else {
  x = 3 * x + 1;
}

lieber

x = if ( 0 == x % 2 ) {
      x / 2
    } else {
      3 * x + 1
    } ;

historische Notation dafür

x = ( 0 == x % 2 ) ? x / 2 : 3 * x + 1;

?/: ist ternärer Operator

(... ? ... : ... ) in C, C++, Java

Anwendung im Ziel einer Zuweisung (C++):

int main () {
    int a = 4; int b = 5; int c = 6;
    ( c < 7 ? a : b ) = 8;
}

kleiner, größer, gleich,...

Was tut dieses Programm (C? Java?)

int a = -4; int b = -3; int c = -2;
if (a < b < c) {
    printf ("aufsteigend");
}

• und &&, || oder, nicht !, gleich, ungleich, kleiner, ...
• nicht verwechseln mit Bit-Operationen &, |

  (in C gefährlich, in Java ungefährlich--warum?)

• verkürzte Auswertung?

  int [] a = ...; int k = ...;
  if ( k >= 0 && a[k] > 7 ) { ... }
  

  (Ü: wie sieht das in Ada aus?)

• System.out.println ("H" + "a");
  System.out.println ('H' + 'a');
  

•   
  char x = 'X'; int i = 0;
  System.out.print (true  ? x : 0);
  System.out.print (false ? i : x);
  

Erklären durch Verweis auf Java Language Spec.

Syntax:

• Algol, Pascal: Zuweisung :=, Vergleich =
• Fortran, C, Java: Zuweisung =, Vergleich ==

Semantik der Zuweisung a = b:

Ausdrücke links und rechts werden verschieden behandelt:

• bestimme Adresse (lvalue) p von a
• bestimme Wert (rvalue) v von b
• schreibe v auf p

(in C-ähnlichen Sprachen)

• verkürzte Zuweisung: a += b

  entsprechend für andere binäre Operatoren

  • lvalue p von a wird bestimmt (nur einmal)
  • rvalue v von b wird bestimmt
  • Wert auf Adresse §p wird um v erhöht
• Inkrement/Dekrement
  • Präfix-Version ++i, --j: Wert ist der geänderte
  • Suffix-Version i++, j--: Wert ist der vorherige

(side effect; falsche Übersetzung: Seiteneffekt)

in C-ähnlichen Sprachen: Zuweisungs-Operatoren bilden Ausdrücke, d. h. Zuweisungen sind Ausdrücke und können als Teile von Ausdrücken vorkommen.

Wert einer Zuweisung ist der zugewiesene Wert

int a; int b; a = b = 5; // wie geklammert?

Komma-Operator zur Verkettung von Ausdrücken (mit Nebenwirkungen)

for (... ; ... ; i++,j--) { ... }

Kritisch: wenn Wert des Ausdrucks von Auswertungsreihenfolge abhängt:

int a; int b = (a = 5) + (a = 6);
int d = 3; int e = (d++) - (++d);

• keine Nebenwirkungen: egal
• mit Nebenwirkungen:
  • C, C++: Reihenfolge nicht spezifiziert, wenn Wert davon abhängt, dann ist Verhalten nicht definiert
  • Java, C#: Reihenfolge genau spezifiziert (siehe JLS)

Sprachstandard (C99, C++) benutzt Begriff sequence point (Meilenstein):

bei Komma, Fragezeichen, && und ||

die Nebenwirkungen zwischen Meilensteinen müssen unabhängig sein (nicht die gleiche Speicherstelle betreffen),

ansonsten ist das Verhalten undefiniert (d.h., der Compiler darf machen, was er will)

int x = 3; int y = ++x + ++x + ++x;

vgl. Aussagen zu sequence points in http://gcc.gnu.org/readings.html

Gurevich, Huggins: Semantics of C, http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.29.6755