Objective-C的算術運算式

在Objective-C中，事實上與所有的程式設計語言一樣，在兩個數相加時使用加號（+），在兩個數相減時使用減號（-），在兩個數相乘時使用乘號（*），在兩個數相除時使用除號（/）。這些運算子稱為二元算術運算子，因為它們運算兩個值或項。

運算子的優先順序

你已經看到如何在Objective-C中執行簡單的運算，例如，加法。下面的程式進一步說明了減法、乘法和除法運算。在程式中執行的最後兩個運算引入了一個概念，即一個運算子比另一個運算子有更高的優先順序。事實上，Objective-C中的每一個運算子都有與之相關的優先順序。

優先順序用於確定包含多個運算子的運算式如何求值：優先順序較高的運算子首先求值。如果運算式包含優先順序相同的運算子，可按照從左至右或從右至左的方向來求值，具體按哪個方向求值取決於運算子。這就是通常所說的運算子結合性。

代碼清單4-2

//說明各種算術運算子的用法

 

#import <Foundation/Foundation.h>

 

int main (int argc, char *argv[])

{

  @autoreleasepool {

     int  a = 100;

     int  b = 2;

     int  c = 25;

     int  d = 4;

     int  result;

 

     result = a - b;     //減法

     NSLog (@"a - b = %i", result);

 

     result = b * c;     //乘法

     NSLog (@"b * c = %i", result);

 

     result = a / c;     //除法

     NSLog (@"a / c = %i", result);

 

     result = a + b * c; //優先順序

     NSLog (@"a + b * c = %i", result);

 

     NSLog (@"a * b + c * d = %i", a * b + c * d);

  }

 return 0;

}

 

代碼清單4-2 輸出

a - b = 98

b * c = 50

a / c = 4

a + b * c = 150

a * b + c * d = 300

 

在聲明整型變數a、b、c、d及result之後，程式將a減b的結果指派給result，然後用恰當的NSLog調用來顯示它的值。

下一條語句

result = b * c;

將b的值和c的值相乘並將其結果儲存到result中。然後用NSLog調用來顯示這個乘法的結果。到目前為止，你應該很熟悉該過程了。

之後的程式語句引入了除法運算子——斜杠（/）。100除以25得到4，可用NSLog語句在a除以c之後立即顯示。

在某些電腦系統中，嘗試用一個整數除以0將導致程式異常終止或出現異常。即使程式沒有異常終止，執行這樣的除法所得的結果也毫無意義。在第6章“選擇結構”中，將看到如何在執行除法運算之前檢驗除數是否為0。如果除數為0，可採用適當的操作來避免除法運算。

運算式

a + b * c

不會產生結果2550（即102×25）；相反，相應的NSLog語句顯示的結果為150。這是因為Objective-C與其他大多數程式設計語言一樣，對於運算式中多重運算或項的順序有自己的規則。通常情況下，運算式的計算按從左至右的順序執行。然而，為乘法和除法運算指定的優先順序比加法和減法的優先順序要高。因此，Objective-C認為運算式

a + b * c

等價於

a + (b * c)

（如果採用基本的代數規則，那麼該運算式的計算方式是相同的。）

如果要改變運算式中項的計算順序，可使用圓括弧。事實上，前面列出的運算式是相當合法的Objective-C運算式。這樣，可用運算式

result = a + (b * c);

替換代碼清單4-2中的運算式，也可以獲得同樣的結果。然而，如果用運算式

result = (a + b) * c;

來替換，則賦給result的值將是2550，因為要首先將a的值（100）和b的值（2）相加，然後將結果與c的值（25）相乘。圓括弧也可以嵌套，在這種情況下，運算式的計算要從最裡面的一對圓括弧依次向外進行。只要確保結束圓括弧和開始圓括弧的數目相等即可。

從代碼清單4-2中的最後一條語句可發現，對NSLog指定運算式作為參數時，無須將該運算式的結果先指派給一個變數，這種做法是完全合法的。運算式

a * b + c * d

可根據以上述規則，按照

(a * b) + (c * d)

即

(100 * 2) + (25 * 4)

來計算。

求出的結果300將傳遞給NSLog函數。

整數運算和一元負號運算子

代碼清單4-3鞏固了前面討論的內容，並引入了整數運算的概念。

代碼清單4-3

//更多的算術運算式

 

#import <Foundation/Foundation.h>

 

int main (int argc, char *argv[])

{

  @autoreleasepool {

     int  a = 25;

     int  b = 2;

     float c = 25.0;

     float d = 2.0;

 

     NSLog (@"6 + a / 5 * b = %i", 6 + a / 5 * b);

     NSLog (@"a / b * b = %i", a / b * b);

     NSLog (@"c / d * d = %f", c / d * d);

     NSLog (@"-a = %i", -a);

  }

  return 0;

}

 

代碼清單4-3 輸出

6 + a / 5 * b = 16

a / b * b = 24

c / d * d = 25.000000

-a = -25

 

前3條語句中，在int和a、b及result的聲明之間插入了額外的空格，以便對齊每個變數的聲明，使用這種方法書寫語句可使程式更容易閱讀。還可以注意到，在迄今出現的每個程式中，每個運算子前後都有空格。這種做法同樣不是必需的，僅僅是出於美觀上的考慮。一般來說，在允許單個空格的任何位置都可以插入額外的空格。如果能使程式更容易閱讀，輸入空格鍵的操作還是值得做的。

在代碼清單4-3中，第一個NSLog調用中的運算式鞏固了運算子優先順序的概念。該運算式的計算按以下順序執行：

（1）因為除法的優先順序比加法高，所以先將a的值（25）除以5。該運算將給出中間結果5。

（2）因為乘法的優先順序也高於加法，所以隨後中間結果（5）將乘以2（即b的值），並獲得新的中間結果（10）。

（3）最後計算6加10，並得出最終結果（16）。

第二條NSLog語句引入了一種新誤解。你希望a除以b，再乘以b的操作返回a（已經設定為25）。但此操作並不會產生這一結果，在輸出顯示器上顯示的是24。難道電腦在某個地方迷失了方向？如果這樣就太不幸了。其實該問題的實際情況是，這個運算式是採用整數運算來求值的。

如果回頭看一下變數a和b的聲明，你會想起它們都是作為int型別宣告的。當包含兩個整數的運算式求值時，Objective-C系統都將使用整數運算來執行這個操作。在這種情況下，數位所有小數部分將丟失。因此，計算a除以b，即25除以2時，得到的中間結果是12，而不是期望的12.5。這個中間結果乘以2，就得到最終結果24。這樣，就解釋了出現“丟失”數位情況。

在代碼清單4-3的倒數第二個NSLog語句中看到，如果用浮點值代替整數來執行同樣的運算，就會獲得期望的結果。

決定使用float變數還是int變數應該基於變數的使用目的。如果無須使用任何小數位，就可以使用整型變數。這將使程式更加高效，換言之，它可以在大多數電腦上更快速地執行。另一方面，如果需要精確到小數位，那就很清楚應該選擇什麼。此時，唯一需要回答的問題是使用float還是double。對此問題的回答取決於使用資料所需的精度以及它們的量級。

在最後一條NSLog語句中，使用了一元負號運算子對變數a的值取負。這個一元運算子是用於單個值的運算子，而二元運算子作用於兩個值。負號實際上扮演了一個雙重角色；作為二元運算子，它執行兩個數相減的操作；作為一元（或單目）運算子，它對一個值取負。

與其他算術運算子相比，一元負號運算子具有更高的優先順序，但一元正號運算子（+）除外，一元正號運算子和算術運算子的優先順序相同。因此，運算式

c = -a * b;

將執行-a乘以b。

 

 

本文節選自《Objective-C程式設計(第4版)》

電子工業出版社出版

[美]Stephen G. Kochan（斯蒂芬·G·科昌）著

林冀 範俊朱奕欣譯