Operatori in C e C++: differenze tra le versioni

Questa è una lista degli operatori nei linguaggi di programmazione C e C++. Tutti gli operatori seguenti sono implementabili in quest'ultimo linguaggio, mentre invece altri non lo sono in C, come nel caso degli operatori di conversione di tipo (casting), ossia const_cast, static_cast, dynamic_cast, e reinterpret_cast^[1][2][3].

Molti degli operatori disponibili in C e C++ sono implementabili pure in altri linguaggi della cosiddetta “famiglia C”, quali C#, D, ma anche Java, Perl e PHP, mantenendo le medesime caratteristiche mostrate (arietà, posizione e associatività)^[4][5].

Nelle tabelle seguenti, a, b e c rappresentano valori validi qualsiasi (literals, valori da variabili, oppure return value) o, in alcuni casi specifici, nomi di oggetti o lvalues. R, S e T indicano qualsiasi tipo, mentre K indica un tipo di classe o un tipo enum^[6][7].

Tutti gli operatori aritmetici esistono sia in C e C++ e possono essere, come già indicato, sovraccaricati solo in C++^[8].

Tutti gli operatori di confronto possono essere sovraccaricati solo in C++. Dal C++20, l'operatore di disuguaglianza viene generato automaticamente se viene definito operator== e tutti e quattro gli operatori relazionali vengono generati automaticamente se viene definito operator<=>.

Tutti gli operatori logici (o booleani^[9]) sono esistenti sia in C che in C++ e possono essere chiaramente sovraccaricati solo in quest'ultimo linguaggio di programmazione.

Nonostante la possibilità di sovraccarico in C++, tale operazione è sconsigliata con AND logico e OR logico sia sconsigliato perché, come operatori sovraccaricati, si comporterebbero come normali chiamate di funzione, il che significa che entrambi i loro operandi verrebbero valutati, perdendo di conseguenza la loro importante valutazione di McCarthy. ^[10]

Tutti gli operatori bit a bit (o di manipolazione dei bit) esistono sia C che C++ e possono essere sovraccaricati soltanto nel linguaggio inventato da Bjarne Stroustrup^[11].

Tutti gli operatori e le espressioni di assegnamento sono esistenti sia in C che in C++ e possono essere chiaramente sovraccaricate solo in quest'ultimo linguaggio di programmazione.

Per gli operatori indicati, la semantica dell'espressione di assegnazione combinata incorporata a ⊚= b è equivalente a a = a ⊚ b, eccetto per il fatto che a viene valutata una sola volta.

C++ possiede molti operatori già predefiniti in grado di operare su vari tipi di dato, perciò si può parlare di “operatori già sovraccaricati”. Per esempio l’operatore + può essere implementato per sommare sia due variabili di tipo int (interi), sia due variabili di tipo float o double (variabili a virgola mobile).

Oltre a quando detto in precedenza, il programmatore può anche “estendere” l’operatività di ciascuno di essi; per esempio operandi complessi definiti con le classi, si potrebbero trattare anche come se fossero dati semplici^[1].

In C++ è possibile sovraccaricare tutti gli operatori predefiniti, con l’eccezione su accesso al membro (.), indirezione di accesso al membro (.*) e risoluzione di ambito (::).

Nel caso degli operatori, il numero degli operandi e la priorità dell’operatore sovraccaricato sono le stesse dell’operatore predefinito, mentre il nuovo operatore può essere definito come una funzione membro oppure come una funzione friend (funzione amica)^[14].

Ogni operatore possiede delle proprietà, in modo tale da permettere l'interpretazione univoca del significato di ogni singola espressione. Gli esempi che seguono sono tutti applicabili al linguaggio C++ e, a seconda dei casi, anche al C^[15].

Un operatore può precedere gli operandi (o argomenti), seguirli oppure né precederli né seguirli^[12]. In questi casi parleremo rispettivamente di operatori prefissi, postfissi oppure infissi.

Ogni operatore può avere un numero diverso di operandi (arietà).

a[b]

Nel caso riportato, l'operatore di indicizzazione possiede due operandi, ossia le parentesi quadre. L'arietà può essere anche di tre operandi, come nel caso degli operatori condizionali, riportato di seguito:

e1 ? e2 : e3

Ogni operatore possiede una propria precedenza^[16][17], rappresentata attraverso un numero naturale tra 1 e 18 in ordine decrescente, dove più è piccolo il numero, maggiore sarà la priorità; per esempio un operatore con priorità 1 avrà maggiore priorità su un operatore con priorità 13.

Nell'esempio che segue è possibile osservare una semplice applicazione pratica delle precedenze:

#include <iostream>
using namespace std;

int main () {
int a = 5;
int b = 6;
int c = 8;

int op = a+b*c;
cout << op << endl; // Stampa a schermo

return 0;
}

L'operatore moltiplicazione (*) possiede priorità 5, mentre l'operatore addizione (+) possiede priorità 6; pertanto il risultato a schermo sarà 53 e non 19.

L'associatività indica l'ordine in cui vengono eseguiti gli operatori aventi la stessa priorità tra loro^[12]. Viene riportato un semplice esempio con gli operatori di divisione (priorità 5).

#include <iostream>
using namespace std;

int main (){
        float a = 5.0;
        float b = 6.0;
        float c = 8.0;

        float div = a/b/c;
        cout << div << endl; // Stampa a schermo

        return 0;
}

Nell'esempio precedente la stampa a schermo sarà 0.104167 perché l'operatore di divisione segue associatività a sinistra e, quindi, il calcolatore avrà eseguito la seguente equazione: ${\displaystyle div={(a/b) \over c}}$.

Nella tabella seguente sono elencati gli operatori di C e C++ in ordine di priorità con le loro rispettive associatività. Essi sono sempre implementabili su C++, mentre, quelli appositamente indicati nella penultima colonna da sinistra, non lo sono in C^[12][17].

La precedenza degli operatori logici bitwise è stata al centro di numerose critiche^[18][19], poiché concettualmente, & e | sono operatori aritmetici come * e +.

Per esempio, l'espressione a & b == 7 viene sintatticamente analizzata come a & (b == 7), mentre l'espressione a + b == 7 viene analizzata come (a + b) == 7. Ciò richiede l'uso delle parentesi più spesso di quanto sarebbe altrimenti necessario.

Storicamente, non esisteva una distinzione sintattica tra gli operatori bit a bit e quelli logici. Nei linguaggi BCPL, B e nelle prime versioni di C, gli operatori && e || non esistevano proprio; invece, & | aveva un significato diverso a seconda che venisse usato in un “contesto di valore di verità” (cioè quando ci si aspettava il ritorno di un valore booleano, come in if (a==b & c) {...} e si comportava come un operatore logico, ma in c = a & b si comportava invece come un operatore bit a bit).

La sintassi attuale è stata mantenuta soltanto per consentire la retrocompatibilità con le installazioni già esistenti.

Peraltro, in C++ (e nelle versioni successive di C) le operazioni di uguaglianza, con l'eccezione dell'operatore di confronto logico a tre, producono valori di tipo bool che sono concettualmente un singolo bit (1 o 0) e come tali non appartengono propriamente alle operazioni bit a bit.

C++ definisce una serie di keywords che possono essere implementate come sinonimi rispetto agli operatori^[20]; tali definizioni non sono assolutamente implementabili nel linguaggio C.

Questi possono essere utilizzati esattamente come sostituti dei rispettivi simboli di punteggiatura; ciò significa, per esempio, che le espressioni (a > 0 AND NOT flag) e (a > 0 && flag) avranno un significato assolutamente identico.

• (EN) Bjarne Stroustrup, The C++ Programming Language, Addison-Wesley, ISBN 978-0-201-70073-2.
• Andrea Domenici, Graziano Frosini, Introduzione alla programmazione ed elementi di strutture dati con il linguaggio C++, Franco Angeli Editore, 2013, p. 480, ISBN 978-88-464-6202-2.
• Marco Cococcioni, Fondamenti di programmazione (PDF), Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell'Università di Pisa.
• (ES) Luis Joyanes Aguilar, Fondamenti di programmazione in C++. Algoritmi, strutture dati e oggetti, Madrid-Milano, McGraw-Hill Education, ISBN 978-88-386-6477-9.

• C++
• C (linguaggio di programmazione)
• Scienza dell'informazione
• Linguaggio di programmazione

• Volle, Adam. "C++". Encyclopedia Britannica, 19 Jun. 2024, https://www.britannica.com/technology/C-computer-language;
• Microsoft C++, C, and Assembler documentation.