✅ Что такое операнды. Операнды. Выражения, операнды и операторы — ledi-i-sport.ru

Выражения, операнды и операторы

Как вы уже знаете, исходный код программы на языке высокого уровня — это текст, который состоит из специальных зарезервированных слов, переменных, констант и т.п. Однако, это упрощённое объяснение. Сегодня мы попробуем приблизиться к более правильным формулировкам. Потому что терминология и правильное её понимание — это очень важная часть любой профессии.

Итак, начнём с выражений.

Выражение — это самый важный элемент практически любого языка программирования. Практически все, что мы пишем в программе — это выражения. Иными словами, любая часть исходного кода, любая комбинация из переменных, констант, функций, которая выполняет какие-то вычисления (действия) — это выражение. Например,

Это выражение, которое записывает в переменную х число 100.

Оператор — это элемент программного кода, который описывает то или иное действие в выражении (операцию). В большинстве языков программирования высокого уровня оператор — это символ, благодаря которому могут производиться различные виды вычислений, сравнений или присваиваний с участием одного или нескольких значений.

Операнд — это значение, переменная или выражение, которое расположено слева или справа от оператора. Например

Здесь 1 и 2 — это операнды, а знак ПЛЮС (+) — это оператор.

Когда вы будете создавать выражения, не забывайте, что типы операндов в выражении должны совпадать. Например, такой код

вызовет ошибку во время компиляции, и программа не будет создана. Все похожие типы (например, все целочисленные) можно использовать в качестве операндов. Например, такой код

Не вызовет особых возражений у компилятора, однако это может повлечь за собой неприятности, которые были описаны ранее.

Основные виды операторов: арифметические, операторы присваивания, сравнения, логические и поразрядные (побитовые).

Также разделяются операторы по количеству операндов:

• Унарные: когда с оператором используется только один операнд
• Бинарные: когда с оператором используется два операнда

Попробуйте догадаться, какие из приведённых ниже операторов являются унарными, а какие бинарными:

Если вы думаете, что на этом с операторами всё, то вы заблуждаетесь. Мы ещё долго и нудно будем о них говорить, так как это тема большая и очень важная.

Кроме того, я вас буду иногда путать, называя операторы операциями. В общем то, это достаточно близкие понятия. Разница лишь в том, что оператор — это символ в языке программирования, а операция — это действие, которое выполняется с помощью этого символа. Например,

Оператор + выполняет операцию сложения
Оператор * выполняет операцию умножения

Домашнее задание придумайте сами. У вас пока недостаточно знаний об операторах и выражениях, чтобы грамотно использовать их в своих программах.

Электроника для всех

Блог о электронике

Комбинация знаков операций и операндов, результатом которой является определенное значение, называется выражением. Знаки операций определяют действия, которые должны быть выполнены над операндами. Каждый операнд в выражении может быть выражением. Значение выражения зависит от расположения знаков операций и круглых скобок в выражении, а также от приоритета выполнения операций.

В языке СИ присваивание также является выражением, и значением такого выражения является величина, которая присваивается.

При вычислении выражений тип каждого операнда может быть преобразован к другому типу. Преобразования типов могут быть неявными, при выполнении операций и вызовов функций, или явными, при выполнении операций приведения типов.

Операнд — это константа, литерал, идентификатор, вызов функции, индексное выражение, выражение выбора элемента или более сложное выражение, сформированное комбинацией операндов, знаков операций и круглых скобок. Любой операнд, который имеет константное значение, называется константным выражением. Каждый операнд имеет тип.

Если в качестве операнда используется константа, то ему соответствует значение и тип представляющей его константы. Целая константа может быть типа int, long, unsigned int, unsigned long, в зависимости от ее значения и от формы записи. Символьная константа имеет тип int. Константа с плавающей точкой всегда имеет тип double.

Строковый литерал состоит из последовательности символов, заключенных в кавычки, и представляется в памяти как массив элементов типа char, инициализируемый указанной последовательностью символов. Значением строкового литерала является адрес первого элемента строки и синтаксически строковый литерал является немодифицируемым указателем на тип char. Строковые литералы могут быть использованы в качестве операндов в выражениях, допускающих величины типа указателей. Однако так как строки не являются переменными, их нельзя использовать в левой части операции присваивания.

Следует помнить, что последним символом строки всегда является нулевой символ, который автоматически добавляется при хранении строки в памяти.

Идентификаторы переменных и функций. Каждый идентификатор имеет тип, который устанавливается при его объявлении. Значение идентификатора зависит от типа следующим образом:

• идентификаторы объектов целых и плавающих типов представляют значения соответствующего типа;
• идентификатор объекта типа enum представлен значением одной константы из множества значений констант в перечислении. Значением идентификатора является константное значение. Тип значения есть int, что следует из определения перечисления;
• идентификатор объекта типа struct или union представляет значение, определенное структурой или объединением;
• идентификатор, объявляемый как указатель, представляет указатель на значение, заданное в объявлении типа;
• идентификатор, объявляемый как массив, представляет указатель, значение которого является адресом первого элемента массива. Тип адресуемых указателем величин — это тип элементов массива. Отметим, что адрес массива не может быть изменен во время выполнения программы, хотя значение отдельных элементов может изменяться. Значение указателя, представляемое идентификатором массива, не является переменной и поэтому идентификатор массива не может появляться в левой части оператора присваивания.
• идентификатор, объявляемый как функция, представляет указатель, значение которого является адресом функции, возвращающей значения определенного типа. Адрес функции не изменяется во время выполнения программы, меняется только возвращаемое значение. Таким образом, идентификаторы функций не могут появляться в левой части операции присваивания.

Вызов функций состоит из выражения, за которым следует необязательный список выражений в круглых скобках:

выражение-1 ([ список выражений ])

Значением выражения-1 должен быть адрес функции (например, идентификатор функции). Значения каждого выражения из списка выражений передается в функцию в качестве фактического аргумента. Операнд, являющийся вызовом функции, имеет тип и значение возвращаемого функцией значения.

Индексное выражение задает элемент массива и имеет вид:

Тип индексного выражения является типом элементов массива, а значение представляет величину, адрес которой вычисляется с помощью значений выражение-1 и выражение-2.

Обычно выражение-1 — это указатель, например, идентификатор массива, а выражение-2 — это целая величина. Однако требуется только, чтобы одно из выражений было указателем, а второе целочисленной величиной. Поэтому выражение-1 может быть целочисленной величиной, а выражение-2 указателем. В любом случае выражение-2 должно быть заключено в квадратные скобки. Хотя индексное выражение обычно используется для ссылок на элементы массива, тем не менее индекс может появляться с любым указателем.

Индексные выражения для ссылки на элементы одномерного массива вычисляются путем сложения целой величины со значениями указателя с последующим применением к результату операции разадресации (*).

Так как одно из выражений, указанных в индексном выражении, является указателем, то при сложении используются правила адресной арифметики, согласно которым целая величина преобразуется к адресному представлению, путем умножения ее на размер типа, адресуемого указателем. Пусть, например, идентификатор arr объявлен как массив элементов типа double.

Таким образом, чтобы получить доступ к i-тому элементу массива arr можно написать аrr[i], что, в силу сказанного выше, эквивалентно i[a]. При этом величина i умножается на размер типа double и представляет собой адрес i-го элемента массива arr от его начала. Затем это значение складывается со значением указателя arr, что в свою очередь дает адрес i-го элемента массива. К полученному адресу применяется операция разадресации, т.е. осуществляется выборка элемента массива arr по сформированному адресу.

Таким образом, результатом индексного выражения arr[i] (или i[arr]) является значение i-го элемента массива.

Выражение с несколькими индексами ссылается на элементы многомерных массивов. Многомерный массив — это массив, элементами которого являются массивы. Например, первым элементом трехмерного массива является массив с двумя измерениями.

Для ссылки на элемент многомерного массива индексное выражение должно иметь несколько индексов заключенных к квадратные скобки:

выражение-1 [ выражение-2 ][ выражение-3 ] …

Такое индексное выражение интерпретируется слева направо, т.е. вначале рассматривается первое индексное выражение:

Результат этого выражения есть адресное выражение, с которым складывается выражение-3 и т.д. Операция разадресации осуществляется после вычисления последнего индексного выражения. Отметим, что операция разадресации не применяется, если значение последнего указателя адресует величину типа массива.

Рассмотрим процесс вычисления индексного выражения mass[1][2][2].

• 1. Вычисляется выражения mass[1]. Ссылка индекс 1 умножается на размер элемента этого массива, элементом же этого массива является двухмерный массив содержащий 5х3 элементов, имеющих тип int. Получаемое значение складывается со значением указателя mass. Результат является указатель на второй двухмерный массив размером (5х3) в трехмерном массиве mass.
• 2. Второй индекс 2 указывает на размер массива из трех элементов типа int, и складывается с адресом, соответствующим mass [1].
• 3. Так как каждый элемент трехмерного массива — это величина типа int, то индекс 2 увеличивается на размер типа int перед сложением с адресом mass [1][2].
• 4. Наконец, выполняется разадресация полученного указателя. Результирующим выражением будет элемент типа int.

Если было бы указано mass [1][2], то результатом был бы указатель на массив из трех элементов типа int. Соответственно значением индексного выражения mass [1] является указатель на двухмерный массив.

Выражение выбора элемента применяется, если в качестве операнда надо использовать элемент структуры или объединения. Такое выражение имеет значение и тип выбранного элемента. Рассмотрим две формы выражения выбора элемента:

В первой форме выражение представляет величину типа struct или union, а идентификатор — это имя элемента структуры или объединения. Во второй форме выражение должно иметь значение адреса структуры или объединения, а идентификатор — именем выбираемого элемента структуры или объединения.

Обе формы выражения выбора элемента дают одинаковый результат. Действительно, запись, включающая знак операции выбора (->), является сокращенной версией записи с точкой для случая, когда выражению стоящему перед точкой предшествует операция разадресации (*), примененная к указателю, т.е. запись

в случае, если выражение является указателем.

Операнды в языке ассемблера

Операнд – объект, над которым выполняется машинная команда.

Операнды ассембле­ра описываются выражениями с числовыми и текстовыми константами, мет­ками и идентификаторами переменных с использованием знаков операций и некоторых зарезервированных слов.

Операнды могут комбинироваться с арифметическими, логическими, побитовы­ми и атрибутивными операторами для расчета некоторого значения или опреде­ления ячейки памяти, на которую будет воздействовать данная команда или ди­ректива.

Способы адресации операндов

Под способами адресации понимаются существующие способы задания адреса хранения операндов:

Операнд задается на микропрограммном уровне (операнд по умолчанию): в этом случае команда явно не содержит операнда, алгоритм выполнения команды использует некоторые объекты по умолчанию (регистры, признаки и т.д.).

Операнд задается в самой команде (непосредственный операнд): операнд является частью кода команды. Для хранения такого операнда в команде выделяется поле длиной до 32 бит. Непосредственный операнд может быть только вторым операндом (источником). Операнд-получатель может находиться либо в памяти, либо в регистре.

Операнд находится в одном из регистров (регистровый операнд): в коде команды указываются именами регистров. В качестве регистров могут использоваться:

• 32-разрядные регистры ЕАХ, ЕВХ, ЕСХ, EDX, ESI, EDI, ESP, EBP;
• 16-разрядные регистры АХ, ВХ, СХ, DX, SI, DI, SP, ВР;
• 8-разрядные регистры АН, AL, BH, BL, CH, CL, DH, DL;
• сегментные регистры CS, DS, ,SS, ES, FS, GS.

• прямую адресацию;
• косвенную адресацию.

Прямая адресация : эффективный адрес определяется непосредственно полем смещения машинной команды, которое может иметь размер 8, 16 или 32 бита.

Ассемблер заменяет sum на соответствующий адрес, хранящийся в сегменте данных (по умолчанию адресуется регистром ds ) и значение, хранящееся по адресу sum , помещает в регистр eax .

Косвенная адресация в свою очередь имеет следующие виды:

• косвенная базовая (регистровая) адресация;
• косвенная базовая (регистровая) адресация со смещением;
• косвенная индексная адресация;
• косвенная базовая индексная адресация.

Косвенная базовая (регистровая) адресация. При такой адресации эффективный адрес операнда может находиться в любом из регистров общего назначения, кроме sp/esp и bp/ebp (это специфические регистры для работы с сегментом стека). Синтаксически в команде этот режим адресации выражается заключением имени регистра в квадратные скобки [].

Данный способ адресации позволяет динамически назначить адрес операнда для некоторой машинной команды и применяется при организации циклических вычислений и при работе со структурами данных, массивами.

Косвенная базовая (регистровая) адресация со смещением предназначена для доступа к данным с известным смещением относительно некоторого базового адреса, используется для доступа к элементам структур, когда смещение элементов известно заранее, на стадии разработки программы, а базовый (начальный) адрес структуры должен вычисляться динамически, на стадии выполнения программы. Модификация содержимого базового регистра позволяет обратиться к одноименным элементам различных экземпляров однотипных структур данных.

Косвенная индексная адресация. Для формирования эффективного адреса используется один из регистров общего назначения, но обладает возможностью масштабирования содержимого индексного регистра.

Значение эффективного адреса второго операнда вычисляется выражением mas+( esi *4) и представляет собой смещение относительно начала сегмента данных.

Наличие возможности масштабирования существенно помогает в решении проблемы индексации при условии, что размер элементов массива постоянен и составляет 1, 2, 4 или 8 байт.

Данный вид адресации также может использоваться со смещением.

Косвенная базовая индексная адресация. Эффективный адрес формируется как сумма содержимого двух регистров общего назначения: базового и индексного. В качестве этих регистров могут применяться любые регистры общего назначения, при этом часто используется масштабирование содержимого индексного регистра.

Эффективный адрес второго операнда формируется как esi+edx . Значение по этому адресу помещается в регистр eax.

В случае использования косвенной базовой индексной адресация со смещением эффективный адрес формируется как сумма трех составляющих: cодержимого базового регистра, cодержимого индексного регистра и значения поля смещения в команде.

Операндом является порт ввода-вывода.
Помимо адресного пространства оперативной памяти микропроцессор поддерживает адресное пространство ввода-вывода, которое используется для доступа к устройствам ввода-вывода. Объем адресного пространства ввода-вывода составляет 64 Кбайт. Для любого устройства компьютера в этом пространстве выделяются адреса. Конкретное значение адреса в пределах этого пространства называется портом ввода-вывода. Физически порту ввода-вывода соответствует аппаратный регистр (не путать с регистром микропроцессора), доступ к которому осуществляется с помощью специальных команд ассемблера in и out .

Регистры, адресуемые с помощью порта ввода-вывода, могут иметь разрядность 8, 16 или 32 бит, но для конкретного порта разрядность регистра фиксирована. В качестве источника информации или получателя применяются регистры-аккумуляторы eax , ax , al . Выбор регистра определяется разрядностью порта. Номер порта может задаваться непосредственным операндом в командах in и out или значением в регистре dx . Последний способ позволяет динамически определить номер порта в программе.

Счетчик адреса – специфический вид операнда. Он обозначается знаком $. Специфика этого операнда в том, что когда транслятор ассемблера встречает в исходной программе этот символ, он подставляет вместо него текущее значение счетчика адреса (регистр EIP ). Значение счетчика адреса представляет собой смещение текущей машин­ной команды относительно начала сегмента кода, адресуемого сегментным регистром CS . При обработке транслятором очередной команды ассемблера счетчик адреса увеличивается на длину сформированной машинной команды. Обработка директив ассемблера не вле­чет за собой изменения счетчика. В качестве примера использования в команде значения счетчика адреса можно привести следующий фрагмент:

При использовании подобного выражения для перехода нельзя забывать о длине самой команды, в которой это выражение используется, так как значение счетчика адреса соответствует смещению в сегменте кода данной, а не следующей за ней команды. В приведенном выше примере команда jmp занимает 2 байта. Длина этой и некоторых других команд может зависит от того, какие в ней используются операнды. Команда с регистровыми операндами будет короче команды, один из операндов которой расположен в памяти. В большинстве случаев эту информацию можно получить, зная формат машинной команды.

Структурные операнды используются для доступа к конкретному элементу сложного типа данных, называемого структурой.

Записи (аналогично структурному типу) используются для доступа к битовому полю некоторой записи. Для доступа к битовому полю записи используется директива RECORD .

Операторы в языке ассемблера

Операнды являются элементарными компонентами, из которых формируется часть машинной команды, обозначающая объекты, над которыми выполняется операция. В более общем случае операнды могут входить как составные части в более сложные образования, называемые выражениями . Выражения представляют собой комбинации операндов и операторов , рассматриваемые как единое целое. Результатом вычисления выражения может быть адрес некоторой ячейки памяти или некоторое константное (абсолютное) значение.
Выполнение операторов ассемблера при вычислении выражений осуществляется в соответствии с их приоритетами. Операции с одинаковыми приоритетами выполняются последовательно слева направо. Изменение порядка выполнения возможно путем расстановки круглых скобок, которые имеют наивысший приоритет.

Источники:

http://info-master.su/programming/kurs/expressions.php
http://easyelectronics.ru/file/yazyk-programmirovaniya-s-spravochnik/131-2
http://prog-cpp.ru/asm-operands/