Оператори в C та C++

Тут наведено перелік операторів, що використовуються у мовах програмування C й C++. Усі наведені оператори присутні у C++. Якщо оператор також використовується у мові С, це буде відмічено у стовпчику "Присутній у С". Стовпчик "Можливість перевантаження" має сенс лише для мови C++, оскільки C не підтримує перевантаження операторів.

За відсутності перевантаження, для операторів &&, ||, та , (оператор кома), існує точка перебігу після обчислення першого операнду.

C++ також містить наступні оператори приведення типів const_cast, static_cast, dynamic_cast, та reinterpret_cast, які в таблиці не подані задля скорочення. Форматування цих операторів означає, що рівень їх пріоритету не є важливим.

Більшість операторів C та C++ також використовуються у мовах C#, Java, Perl, та PHP з тими самими пріоритетом, асоціативністю та семантикою.

Таблиця

В даній таблиці символи a, b, та c - це будь-які значення (літерали, значення змінних, або повернені значення), імена об'єктів або інші значення, що мають адресу.

"Можливість перевантаження" означає, що даний оператор може бути перевантажений засобами C++, але не у мові С, оскільки вона не підтримує перевантаження операторів.
"Присутній у C" означає що даний оператор існує і має семантичний зміст у мові C.

Арифметичні оператори

Ім'я оператора		Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T будь-якого типу)
					Як член класу T	Поза описом класу
Присвоєння		a = b	Так	Так	T& T::operator =(const T& b);	Н/Д
Додавання		a + b	Так	Так	T T::operator +(const T& b) const;	T operator +(const T& a, const T& b);
Віднімання		a - b	Так	Так	T T::operator -(const T& b) const;	T operator -(const T& a, const T& b);
Унарний плюс (integer promotion)		+a	Так	Так	T T::operator +() const;	T operator +(const T& a);
Унарний мінус (additive inverse)		-a	Так	Так	T T::operator -() const;	T operator -(const T& a);
Множення		a * b	Так	Так	T T::operator *(const T& b) const;	T operator *(const T& a, const T& b);
Ділення		a / b	Так	Так	T T::operator /(const T& b) const;	T operator /(const T& a, const T& b);
Остача від ділення[Прим 1]		a % b	Так	Так	T T::operator %(const T& b) const;	T operator %(const T& a, const T& b);
Інкремент	у вигляді префіксу	++a	Так	Так	T& T::operator ++();	T& operator ++(T& a);
	у вигляді суфіксу	a++	Так	Так	T T::operator ++(int);	T operator ++(T& a, int);
					Примітка: C++ використовує фіктивний параметр int для вирізнення префіксного та суфіксного операторів інкременту.
Декремент	у вигляді префіксу	--a	Так	Так	T& T::operator --();	T& operator --(T& a);
	у вигляді суфіксу	a--	Так	Так	T T::operator --(int);	T operator --(T& a, int);
					Примітка: C++ використовує фіктивний параметр int для вирізнення префіксного та суфіксного операторів декременту.

Оператори порівняння/відношення

Оператор name		Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T будь-якого типу)
					Як член класу T	Поза описом класу
Дорівнює		a == b	Так	Так	bool T::operator ==(const T& b) const;	bool operator ==(const T& a, const T& b);
Не дорівнює		a != b	Так	Так	bool T::operator !=(const T& b) const;	bool operator !=(const T& a, const T& b);
Більше		a > b	Так	Так	bool T::operator >(const T& b) const;	bool operator >(const T& a, const T& b);
Менше		a < b	Так	Так	bool T::operator <(const T& b) const;	bool operator <(const T& a, const T& b);
Більше або дорівнює		a >= b	Так	Так	bool T::operator >=(const T& b) const;	bool operator >=(const T& a, const T& b);
Менше або дорівнює		a <= b	Так	Так	bool T::operator <=(const T& b) const;	bool operator <=(const T& a, const T& b);

Логічні оператори

Ім'я оператора		Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T будь-якого типу)
					Як член класу T	Поза описом класу
Логічне заперечення (НЕ)		!a	Так	Так	bool T::operator !() const;	bool operator !(const T& a);
Логічне І		a && b	Так	Так	bool T::operator &&(const T& b) const;	bool operator &&(const T& a, const T& b);
Логічне АБО		a || b	Так	Так	bool T::operator ||(const T& b) const;	bool operator ||(const T& a, const T& b);

Побітові оператори

Ім'я оператора		Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T будь-якого типу)
					Як член класу T	Поза описом класу
Побітове НЕ		~a	Так	Так	T T::operator ~() const;	T operator ~(const T& a);
Побітове І		a & b	Так	Так	T T::operator &(const T& b) const;	T operator &(const T& a, const T& b);
Побітове АБО		a | b	Так	Так	T T::operator |(const T& b) const;	T operator |(const T& a, const T& b);
Побітове виключаюче АБО		a ^ b	Так	Так	T T::operator ^(const T& b) const;	T operator ^(const T& a, const T& b);
Побітовий зсув вліво[Прим 2]		a << b	Так	Так	T T::operator <<(const T& b) const;	T operator <<(const T& a, const T& b);
Побітовий зсув вправо[Прим 2][Прим 3]		a >> b	Так	Так	T T::operator >>(const T& b) const;	T operator >>(const T& a, const T& b);

Складені оператори присвоєння

Ім'я оператора		Синтаксис	Сенс	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T будь-якого типу)
						Як член класу T	Поза описом класу
Додавання з присвоєнням		a += b	a = a + b	Так	Так	T& T::operator +=(const T& b);	T& operator +=(T& a, const T& b);
Віднімання з присвоєнням		a -= b	a = a - b	Так	Так	T& T::operator -=(const T& b);	T& operator -=(T& a, const T& b);
Множення з присвоєнням		a *= b	a = a * b	Так	Так	T& T::operator *=(const T& b);	T& operator *=(T& a, const T& b);
Ділення з присвоєнням		a /= b	a = a / b	Так	Так	T& T::operator /=(const T& b);	T& operator /=(T& a, const T& b);
Отримання остачі з присвоєнням		a %= b	a = a % b	Так	Так	T& T::operator %=(const T& b);	T& operator %=(T& a, const T& b);
Побітове І з присвоєнням		a &= b	a = a & b	Так	Так	T& T::operator &=(const T& b);	T& operator &=(T& a, const T& b);
Побітове АБО з присвоєнням		a |= b	a = a | b	Так	Так	T& T::operator |=(const T& b);	T& operator |=(T& a, const T& b);
Побітове виключаюче АБО з присвоєнням		a ^= b	a = a ^ b	Так	Так	T& T::operator ^=(const T& b);	T& operator ^=(T& a, const T& b);
Побітовий зсув вліво з присвоєнням		a <<= b	a = a << b	Так	Так	T& T::operator <<=(const T& b);	T& operator <<=(T& a, const T& b);
Побітовий зсув вправо з присвоєнням[Прим 3]		a >>= b	a = a >> b	Так	Так	T& T::operator >>=(const T& b);	T& operator >>=(T& a, const T& b);

Операції із вказівниками та членами

Ім'я оператора		Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T, T2 та R будь-якого типу)
					Як член класу T	Поза описом класу
Індексація масиву		a[b]	Так	Так	R& T::operator [](const T2& b);	Н/Д
Розіменування покажчика ("на об'єкт вказує a")		*a	Так	Так	R& T::operator *();	R& operator *(T& a);
Вказівник ("отримання адреси змінної a")		&a	Так	Так	T* T::operator &();	T* operator &(T& a);
Розкриття посилання на структуру ("на член b об'єкту вказує a")		a->b	Так	Так	R* T::operator ->();	Н/Д
Посилання на структуру ("член b об'єкта a")		a.b	Ні	Так	Н/Д
На член вказує b що належить об'єкту на який вказує a[Прим 4]		a->*b	Так	Ні	R T::operator->*(R);[Прим 5]	R operator->*(T, R);[Прим 5]
На член вказує b що належить об'єкту a		a.*b	Ні	Ні	Н/Д

Інші оператори

Ім'я оператора		Синтаксис	Можливість перевантаження	Присутній у C	Приклади прототипів (T, R, Arg1 та Arg2 будь-якого типу)
					Як член класу T	Поза описом класу
Виклик Функції Дивись Функтор.		a(a1, a2)	Так	Так	R T::operator ()(Arg1 a1, Arg2 a2, …);	Н/Д
Кома		a, b	Так	Так	R& T::operator ,(R& b) const;	R& operator ,(const T& a, R& b);
Тернарний умовний оператор		a ? b : c	Ні	Так	Н/Д
Розширення області дії		a::b	Ні	Ні	Н/Д
Отримання розміру		sizeof(a)[Прим 6] sizeof(type)	Ні	Так	Н/Д
Отримання вирівнювання		alignof(type) or _Alignof(type)[Прим 7]	Ні	Так	Н/Д
Ідентифікація типу		typeid(a) typeid(type)	Ні	Ні	Н/Д
Приведення типу		(type) a	Так	Так	T::operator R() const;	Н/Д
					Примітка: для перетворень, які є визначені користувачем, тип що повертається повинен обов'язково збігатися з ім'ям оператора.
Виділення пам'яті		new type	Так	Ні	void* T::operator new(size_t x);	void* operator new(size_t x);
Виділення пам'яті під масив		new type[n]	Так	Ні	void* T::operator new[](size_t x);	void* operator new[](size_t x);
Вивільнення пам'яті		delete a	Так	Ні	void T::operator delete(void* x);	void operator delete(void* x);
Вивільнення пам'яті масиву		delete[] a	Так	Ні	void T::operator delete[](void* x);	void operator delete[](void* x);

Примітки:

1. Оператор отримання остачі працює лише з цілочисельними операндами, для чисел з рухомою комою має бути застосована відповідна бібліотечна функція (наприклад fmod).
2. В контексті потоків введення/виведення бібліотеки iostream, автори часто називають оператори << та >> як “вставити в” або "внесення в потік" та “взяти з” або "винесення з потоку", відповідно.
3. Відповідно до стандарту C99, зсув вправо від'ємного числа залежить від його конкретної реалізації. У більшості реалізацій застосовується арифметичний зсув, але можливим є і логічний зсув.
4. Приклад можна знайти у "Implementing operator->* for Smart Pointers" by Scott Meyers.
5. У випадку, коли оператор ->* працює за замовчуванням, параметр R буде методом-покажчиком на метод класу Т і повернене значення нагадуватиме деякий функтор, що готовий до виклику з параметрами методу (і тільки ними).
6. При визначенні розміру змінної, круглі дужки не обов'язкові, вони потрібні лише при визначенні розміру типу даних. Однак, зазвичай, вони все одно вживаються.
7. У мові C++ визначено оператор alignof, тоді як у C _Alignof. Обидва оператори мають однакову семантику.

Пріоритет операторів

У наступній таблиці вказано пріоритет та асоціативність усіх операторів мов C та C++ (якщо будь-який з вказаних операторів існує в мовах Java, Perl, PHP або інший сучасних мовах, його пріоритет, скоріш за все, буде таким самим). Оператори вказані в порядку зниження пріоритету зверху вниз. Зниження пріоритету відноситься до пріоритету обчислень. В процесі обчислення виразу, оператор вказаний у певному рядку таблиці, буде обчислений раніше за оператор, вказаний у будь-якому нижчому за нього рядку. Оператори, вказані в одній комірці, обчислюються з однаковим пріоритетом в порядку їх запису у виразі. При перевантаженні, пріоритет оператора не змінюється.

Синтакс виразів у мовах C та C++ визначається контекстно-вільною граматикою. Наведена вище таблиця отримана на основі граматики.

Слід зазначити, що в деяких випадках таблиця пріоритетів на працює. Наприклад, тернарний умовний оператор дозволяє використовувати як свій середній операнд будь-який довільний вираз, попри те, що за таблицею його пріоритет вищий, ніж у операторів присвоєння та коми. Таким чином вираз a ? b , c : d інтерпретується саме як a ? (b, c) : d, а не (a ? b), (c : d) (що не мало б сенсу). Крім того, слід зазначити, що безпосередній результат виразу, який перетворює типи, не може бути операндом sizeof. Тому, sizeof (int) * x інтерпретується як (sizeof(int)) * x, а не sizeof ((int) *x).

Пріоритет	Оператор	Опис	Асоціативність
1 найвищий	::	Розширення області дії (тільки для C++)	Зліва направо
2	++	Інкремент у вигляді суфікса
	--	Декремент у вигляді суфікса
	()	Виклик функції
	[]	Індексація масиву
	.	Вибір елементу через посилання
	->	Вибір елементу через покажчик
	typeid()	Визначення типу в процесі виконання програми (тільки у С++)
	const_cast	Перетворення типів (тільки у C++)
	dynamic_cast	Перетворення типів (тільки у C++)
	reinterpret_cast	Перетворення типів (тільки у C++)
	static_cast	Перетворення типів (тільки у C++)
3	++	Інкремент у вигляді префіксу	Справа наліво
	--	Декремент у вигляді префіксу
	+	Унарний плюс
	-	Унарний мінус
	!	Логічне НЕ
	~	Побітове НЕ
	(type)	Перетворення типів
	*	Розіменування
	&	Отримання адреси
	sizeof	Отримання розміру
	new, new[]	Динамічне виділення пам'яті (тільки у C++)
	delete, delete[]	Динамічне вивільнення пам'яті (тільки у C++)
4	.*	Вказівник на член (тільки у C++)	Зліва направо
	->*	Вказівник на член (тільки у C++)
5	*	Множення
	/	Ділення
	%	Отримання остачі від ділення
6	+	Додавання
	-	Віднімання
7	<<	Побітовий зсув вліво
	>>	Побітовий зсув вправо
8	<	Менше
	<=	Менше або дорівнює
	>	Більше
	>=	Більше або дорівнює
9	==	Дорівнює
	!=	Не дорівнює
10	&	Побітове І
11	^	Побітове виключне АБО
12	|	Побітове АБО
13	&&	Логічне І
14	||	Логічне АБО
15	?:	Тернарний умовний оператор	Справа наліво
16	=	Пряме присвоєння
	+=	Присвоєння суми
	-=	Присвоєння різниці
	*=	Присвоєння добутку
	/=	Присвоєння частки
	%=	Присвоєння остачі
	<<=	Присвоєння побітового зсуву вліво
	>>=	Присвоєння побітового зсуву вправо
	&=	Присвоєння побітового І
	^=	Присвоєння побітового виключного АБО
	|=	Присвоєння побітового АБО
17	throw	Створення тестової помилки (винятку) (тільки у C++)
18	,	Кома	Зліва направо

Примітки

Таблиця пріоритету визначає порядок застосування (поєднання) операторів у складних виразах, коли цей порядок не заданий явно за допомогою круглих дужок.

• Наприклад, вираз ++x*3 без застосування правил пріоритету має певну двозначність. Таблиця пріоритету каже нам, що: x тісніше 'пов'язаний' з ++, ніж з *, тому, щоб не робив оператор ++ (зараз чи пізніше), він робитиме це ТІЛЬКИ з x (а не з x*3); це еквівалентно виразу (++x, x*3).
• Аналогічним чином, для виразу 3*x++, де постфіксний оператор інкременту ++ хоча і призначений діяти ПІСЛЯ обчислення усього виразу, але таблиця пріоритетів ясно вказує, що не зважаючи на це, інкрементується ТІЛЬКИ x (а не 3*x); це еквівалентно виразу подібному до (tmp=3*x, ++x, tmp), де tmp є тимчасовим значенням.

Пріоритет та поєднання

• Зобразимо проблему пріоритету операторів та їх поєднання у вигляді діаграми. Завданням компілятора є перетворення цієї діаграми у вираз, в якому декілька унарних операторів ( назвемо їх 3+( . ), 2*( . ), ( . )++ та ( . )[ i ] ) конфліктують за поєднання з y. Проблема вирішується за допомогою таблиці пріоритету, яка дозволяє сформувати остаточний набір виразів: ( . )[ i ] діє тільки на y, ( . )++ діє тільки на y[i], 2*( . ) діє тільки на y[i]++ та 3+( . ) діє 'тільки' на 2*((y[i])++). Важливо зазначити, що таблиця дозволяє визначити, який з виразів буде використаний кожним з операторів, але відповіді на питання "КОЛИ кожний оператор вступить в дію", таблиця не дає. В даному прикладі оператор ( . )++ діє тільки на y[i] за правилами таблиці, але самі по собі рівні поєднання не визначають час виконання суфікса ++ (оператор ( . )++ буде використаний лише після обчислення у виразі елементу y[i]).

Низка багатосимвольних операторів отримують власні "імена", побудовані з назв операторів для кожного свого символу. Наприклад, оператори += та -= часто називаються плюс дорівнює та мінус дорівнює, а не "присвоєння суми" та "присвоєння різниці", що було б громіздкіше.

Поєднання операторів у C та C++ визначається скоріше граматикою мови (викладеною у відповідних стандартах), а не таблицею пріоритету. Це створює деякі приховані конфлікти. Наприклад, у мові С, синтаксис для виразу з умовним переходом є таким:

logical-OR-expression ? expression : conditional-expression

в той час коли у C++ він такий:

logical-OR-expression ? expression : assignment-expression

Таким чином вираз:

e = a < d ? a++ : a = d

у двох мовах граматично розбивається по різному. У мові C цей вираз є синтаксичною помилкою, але багато компіляторів розбивають вираз так:

e = ((a < d ? a++ : a) = d)

що є семантичною помилкою, оскільки результат виразу з умовним переходом (яким може бути a++) не є адресованим значенням (lvalue). У C++ це розбивається як:

e = (a < d ? a++ : (a = d))

що є правильним виразом.

Пріоритет побітових операторів було розкритиковано . Концептуально, оператори & and | є арифметичними операторами, подібними до + and *.

Вираз a & b == 7 синтаксично розбивається як a & (b == 7), коли вираз a + b == 7 розбивається як (a + b) == 7. Це потребує частішого застосування круглих дужок.

Синоніми операторів C++

C++ визначає^[1] набір ключових слів, які можуть діяти як псевдоніми деяких операторів: and (&&), bitand (&), and_eq (&=), or (||), bitor (|), or_eq (|=), xor (^), xor_eq (^=), not (!), not_eq (!=), compl (~). Їх можна використовувати тим самим чином як і ті символи, які вони замінюють, оскільки псевдонім це не тільки той самий оператор, але під іншим ім'ям, але скоріше це є текстовий еквівалент імені відповідного оператора. Наприклад, bitand можна використати для заміни не тільки побітового оператора але і оператора отримання адреси і навіть використати для вказання типів посилань (наприклад: int bitand ref = n; замість int &ref = n; ).

Специфікація ANSI для мови C резервує ці ключові слова як макроси препроцесора у заголовному файлі iso646.h. З метою збереження сумісності із C, у мові C++ передбачено заголовний файл ciso646, додавання якого не дає жодного ефекту.