Programmation C++/Les opérations de base

Les types de base et les déclarations/Exercices

Le langage C++ possède un grand nombre d'opérateurs de base effectuant entre autre des opérations arithmétiques et capables de travailler sur les entiers, les réels, etc... Nous allons présenter ici ces principaux opérateurs.

Programmation C++

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Les types de base et les déclarations/Exercices

Les entrées-sorties

L'affectation

Syntaxe

identificateur=expression

Sémantique

On commence par évaluer l'expression et on met le résultat dans la variable identificateur.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a, b, s;
    cout << "Tapez la valeur de a : "; cin >> a;
    cout << "Tapez la valeur de b : "; cin >> b;

    s = a + b;  // affecter le résultat de l'addition à la variable s

    cout << "La somme a+b vaut : " << s << endl;
    return 0;
}

Exécution

Tapez la valeur de a : 45
Tapez la valeur de b : 67
La somme a+b vaut : 112

Explications

Dans ce programme, on déclare 3 variables a, b et s. On demande à l'utilisateur du programme de taper la valeur de a puis la valeur de b. cout sert à l'affichage à l'écran et cin à la saisie au clavier. Le programme calcule ensuite dans la variable s la somme a+b. On affiche finalement la valeur de s.

Affectation à la déclaration

L'affectation à la déclaration d'une variable est appelée "déclaration avec initialisation", car est un cas particulier de l'affectation (en particulier avec les objets).

Exemple :

int a = 57;

Affectation en série

Le résultat d'une même expression peut être assigné à plusieurs variables sans la réévaluer, en une seule instruction :

identificateur2=identificateur1=expression

Par exemple :

a = b = 38 + t;

En fait, l'affectation retourne une valeur : celle affectée à la variable. L'exemple précédent est donc équivalent à :

a = (b = 38 + t);

L'opération se déroule de la manière suivante :

Le résultat de 38+t est calculé ;
Il est affecté à la variable b ;
Il est retourné par l'opérateur d'affectation ;
Cette valeur retournée est affectée à la variable a.

Remarque importante

Pour effectuer un test de comparaison, par exemple comparer a à 53, il ne faut pas écrire if(a=53) mais if(a==53) en utilisant 2 fois le symbole =. Une erreur classique !

Opérations arithmétiques

sur les entiers

On peut effectuer les opérations arithmétiques usuelles sur les entiers en utilisant les opérateurs +, -, / et *. Il faut juste avoir en tête que la division sur les entiers effectue une troncature (la partie décimale est perdue). Le modulo s'obtient en utilisant l'opérateur %. Ainsi a%b désigne le reste de la division de a par b. On peut utiliser les parenthèses pour fixer l'ordre d'évaluation des expressions. On peut aussi utiliser l'opérateur ++ pour incrémenter une variable de 1. L'opérateur --, quant à lui, décrémente une variable de 1.

sur les réels

Sur les réels, on utilise les opérateurs +, -, * et / pour effectuer les 4 opérations de base. Il faut avoir en tête que toute opération sur les réels est entâchée d'une minuscule erreur de calcul : il s'agit d'un arrondi sur le dernier bit. Si on effectue de nombreux calculs, cette erreur peut s'amplifier et devenir extrêmement grande.

Les fonctions mathématiques habituelles sont présentes dans la bibliothèque standard <cmath>.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a, b, M;

    cout << "Tapez la valeur de a : "; cin >> a;
    cout << "Tapez la valeur de b : "; cin >> b;

    M = (a+3) * (6+a) + (b-5) * 2;

    cout << "M vaut " << M << endl;

    return 0;
}

Exécution :

Tapez la valeur de a : 1
Tapez la valeur de b : 2
M vaut 22

Opérations binaires

Les opérations présentées dans cette section opèrent au niveau des bits.

Les décalages

Les décalages permettent de décaler vers la droite ou vers la gauche toute la représentation en binaire d'une valeur d'un certain nombre de bits.

Syntaxe	Sémantique
`valeur << decalage`	Décale la valeur de `decalage` bits vers la gauche.
`valeur >> decalage`	Décale la valeur de `decalage` bits vers la droite.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 5;
    int b;

    b = a << 3;
    cout<<"b vaut : "<<b<<endl;

    b = (a+1) << 3;
    cout<<"b vaut : "<<b<<endl;

    return 0;
}

Exécution

b vaut 40
b vaut 48

Le ET binaire

Syntaxe

exp1 & exp2

Sémantique

Le résultat est obtenu en faisant un ET logique sur chaque bit de la représentation de exp1 avec le bit correspondant de la représentation de exp2. Le ET logique a pour résultat 1 si les deux bits correspondants en entrée sont à 1 (pour 1-1), et sinon 0 (pour 0-1, 1-0 ou 0-0).

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 53;
    int b = 167;
    int c = a & b;
    cout << "c vaut " << c << endl;

    return 0;
}

Exécution

c vaut 37

Explications

 53 s'écrit en binaire 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 0101
167 s'écrit en binaire 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 0111
ET binaire             0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 0101
==> le résultat vaut 37 en décimal

Le OU binaire

Syntaxe

exp1 | exp2

Sémantique

Le résultat est obtenu en faisant un OU logique sur chaque bit de la représentation de exp1 avec le bit correspondant de la représentation de exp2. Le OU logique a pour résultat 1 si l'un des deux bits correspondant en entrée est à 1 (pour 1-1, 1-0 ou 0-1), et sinon 0 (pour 0-0).

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 53;
    int b = 167;
    int c = a | b;
    cout << "c vaut " << c << endl;

    return 0;
}

Exécution

c vaut 183

Explications

 53 s'écrit en binaire 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 0101
167 s'écrit en binaire 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 0111
OU binaire             0000 0000 0000 0000 0000 0000 1011 0111
==> le résultat vaut 183 en décimal

Le OU exclusif binaire

Syntaxe

exp1 ^ exp2

Sémantique

Le résultat est obtenu est faisant un OU exclusif sur chaque bit de la représentation de exp1 avec le bit correspondant de la représentation de exp2. Le OU exclusif logique a pour résultat 1 si les deux bits correspondant en entrée sont différents (pour 1-0 ou 0-1), et sinon 0 (pour 1-1 ou 0-0).

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 53;
    int b = 167;
    int c = a ^ b;
    cout << "c vaut " << c << endl;

    return 0;
}

Exécution

c vaut 146

Explications

 53 s'écrit en binaire  0000 0000 0000 00000 0000 0000 0011 0101
167 s'écrit en binaire  0000 0000 0000 00000 0000 0000 1010 0111
OU exclusif binaire     0000 0000 0000 00000 0000 0000 1001 0010
==> le résultat vaut 146 en décimal

Le NON binaire

Syntaxe

~exp

Sémantique

Le résultat est obtenu en inversant tous les bits de la représentation de exp. Le 1 devient 0 et vice versa.

Exemple

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 53;
    int b = ~a;
    cout << "b vaut " << b << endl;
    return 0;
}

Exécution

b vaut -54

Explications

53 s'écrit en binaire   0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 0101
NON binaire             1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 1010
==> le résultat vaut -54 en décimal (signed int)
           ou 4294967242 (unsigned int)

Opérations booléennes

Comparaisons usuelles

Les comparaissons usuelles s'effectuent selon la syntaxe a symbole b, symbole désignant le test effectué :

Le symbole > désigne le test strictement supérieur à.
Le symbole >= désigne le test supérieur ou égal à.
Le symbole < désigne le test strictement inférieur à.
Le symbole <= désigne le test inférieur ou égal à.
Le symbole == désigne le test d'égalité.
Le symbole != désigne le test différent.

Le ET logique

Syntaxe

condition1 && condition2

Sémantique

Le ET logique est vrai si à la fois les condition1 et condition2 sont vraies . Il est faux dans le cas contraire.

Attention : condition2 est évalué uniquement si condition1 a la valeur true (différente de zéro). Cette évaluation élimine l’évaluation inutile de condition2 puisque l’expression estfalse de par le fait que condition1 est false. Il s’agit d' une évaluation de court-circuit .

Le OU logique

Syntaxe

condition1 || condition2

Sémantique

Le OU logique est vrai si au moins une des 2 conditions condition1 ou condition2 est vraie . Il est faux dans le cas contraire.

Attention : Le conditions2 est évalué uniquement si condition1 a la valeur false. . Il s’agit là aussi d' une évaluation de court-circuit .

Le NON logique

Syntaxe

!(condition)

Sémantique

Le NON logique inverse la valeur de condition: si condition vaut true le résultat vaut false. Si condition vaut false le résultat vaut true.

Exemples d'utilisation des opérateurs booléens

bool b;
int u = 18;
b = !( (u>20 || (u<0)));

b vaut true.

bool b = ! false ; // -> b vaut true
b = ! true ; // -> b vaut false

Affectation avec opérateur

Il existe toute une gamme d'opérateurs permettant d'effectuer une opération (une addition par exemple) avec le contenu d'une variable et de mettre le résultat dans cette même variable. Ainsi il sera plus pratique d'écrire b += a ; que d'écrire b = b + a ;.

Une opération du type

a opérateur= expression ;

équivaut à :

a = a opérateur (expression) ;

L'opérateur +=

Syntaxe

identificateur+=expression

Sémantique

Cet opérateur ajoute à la variable identificateur la valeur de expression et stocke le résultat dans la variable identificateur.

Exemple

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 80;
    int b = 70;
    b += a;
    cout << "La valeur de b est : " << b << endl;
    return 0;
}

Exécution

La valeur de b est 150

Autres opérateurs

Sur le même modèle, on peut utiliser les opérateurs suivants : -=, *=, /=, %=, >>=,<<=, &=, |= et ^=.

Priorité des opérateurs

Comme en mathématique, tous les opérateurs n'ont pas la même priorité.

Par exemple, l'expression 1+2*3 retournera la valeur 7 car l'opérateur * a une plus grande priorité et est évalué avant l'opérateur +. L'expression est donc équivalent à 1+(2*3).

Les parenthèses permettent de modifier les priorités en encadrant ce qu'il faut évaluer avant. Ainsi l'expression (1+2)*3 retournera la valeur 9.

La liste complète des opérateurs du C++

La liste ci-dessous présente les différents opérateurs du C++ avec leur associativité dans l'ordre de leur priorité (du premier évalué au dernier). Les opérateurs situés dans le même bloc ont la même priorité. Les opérateurs en rouge ne peuvent être surchargés.

Opérateurs	Description	Associativité
`::`	Sélection d'un membre d'un espace de nom, ou d'un membre statique d'une classe	de gauche à droite
`()` `[]` `.` `->`	Parenthèses pour évaluer en priorité Tableau Sélection d'un membre par un identificateur (structures et objets) Sélection d'un membre par un pointeur (structures et objets)	de gauche à droite
`++` `--` `+` `-` `!` `~` `(type)` `*` `&` `sizeof` `new` `delete` `delete[]`	Incrémentation post ou pré-fixée Opérateur moins unaire Non logique et NON logique bit à bit cast Déréférencement Référencement (adresse d'une variable) Taille d'une variable / d'un type Allocation mémoire Libération mémoire Libération mémoire d'un tableau	de droite à gauche
`.` `->`	Déréférencement d'un pointeur de membre d'un objet Déréférencement d'un pointeur de membre d'un objet pointé	de gauche à droite
`*` `/` `%`	Multiplication, division, et modulo (reste d'une division)
`+` `-`	Addition et soustraction
`<<` `>>`	Décalage de bits vers la droite ou vers la gauche
`<` `<=` `>` `>=`	Comparaison “ inférieur strictement ” et “ inférieur ou égal ” Comparaison “ supérieur strictement ” et “ supérieur ou égal ”
`==` `!=`	Condition “ égal ” et “ différent ”
`&`	ET logique bit à bit
`^`	OU exclusif bit à bit
`\|`	OU logique bit à bit
`&&`	ET logique booléen
`\|\|`	OU logique booléen
`c?t:f`	Opérateur ternaire de condition	de droite à gauche
`=` `+=` `-=` `*=` `/=` `%=` `<<=` `>>=` `&=` `^=` `\|=`	Affectation Affectation avec somme ou soustraction Affectation avec multiplication, division ou modulo Affectation avec décalage de bits Affectation avec ET logique, OU logique ou OU exclusif bit à bit	de droite à gauche
`,`	Séquence d'expressions	de gauche à droite