プログラム基礎　～演算子について(C#)～

プログラム基礎
2023.09.07

演算子についての重要な点は以下になります。

  • 多く式は演算子とオペランドで構成されている
  • 「+」演算子は数字の加算だけでなく、文字列を連結することも
  • インクリメント演算子を使うことで、変数の値を 1 加算できる　デクリメントも同様
  • 複合的代入演算子で、四則演算と代入を簡単にできる
  • キャスト演算子を使ってサイズが小さい型の変数に、サイズが大きい型の値を代入できる

変数の計算、入力値を利用して処理内容を変更したりという処理を行う場合に、必要となる機能が演算です。

演算をするための記号を演算子と呼びます。

ここでは、演算子の種類と使い方について解説していきます。

演算子の基本と種類

計算などの処理を行う場合には、演算子を使用します。

演算子は 1 個以上の情報に対して演算処理を行います。

このとき、演算の対象となる情報をオペランドと言います。

1 つのオペランドに対して使用する演算子を単項演算子と呼び、オペランドが 2 つ必要なものを 2 項演算子、3 つ必要なものを 3 項演算子と呼びます。

■演算子の種類

種類が多いので、代表的な算術演算子と代入演算子、複合代入演算子をメインで解説していきたいと思います。

種類記号オペランド数概要
代入演算子=2項演算子代入
算術演算子+単項演算子符号
〃–単項〃算子符号の反転
〃++単項演算子インクリメント
〃—単項演算子デクリメント
〃+2項演算子加算、文字列連結
〃–2項演算子減算
〃*2項演算子乗算
〃/2項演算子除算
〃%2項演算子剰余
比較演算子>2項演算子左辺は右辺より大きい
〃>=2項演算子左辺は右辺以上
〃<2項演算子左辺は右辺より小さい
〃<=2項演算子左辺は右辺以下
〃==2項演算子左辺と右辺は等しい
〃!=2項演算子左辺等辺は等しくない
論理演算子!単項演算子論理否定
〃&&2項演算子論理積
〃||2項演算子論理和
条件演算子?:3項演算子条件演算子
複合代入演算子+=2項演算子左辺に右辺を加算して左辺に代入
〃-=2項演算子左辺から右辺を減算して左辺に代入
〃*=2項演算子左辺と右辺を掛け算して左辺に代入
〃/=2項演算子左辺を右辺で割り算して左辺に代入
〃%=2項演算子左辺を右辺で割り算した余りを左辺に代入
null 合体演算子??2 項演算子左辺が null でない場合はその値、null の場合は右辺の
値を返す

四則演算と剰余

四則演算（加算、減算、乗算、除算）と剰余の５項目を算術演算子といいます。

これらを使って数値の計算を行います。

■算術演算子の例

int num1 = 10;
int num2 = 5;

Console.WriteLine($"num1({num1})+num2({num2})は{(num1 + num2)}です。");
Console.WriteLine($"num1({num1})-num2({num2})は{(num1 - num2)}です。");
Console.WriteLine($"num1({num1})-num2({num2})は{(num2 - num1)}です。");
Console.WriteLine($"num1({num1})*num2({num2})は{(num1 * num2)}です。");
Console.WriteLine($"num1({num1})/num2({num2})は{(num1 / num2)}です。");
Console.WriteLine($"num1({num1})%num2({num2})は{(num1 % num2)}です。");

■出力結果
num1(10)+num2(5)は 15 です。
num1(10)-num2(5)は 5 です。
num1(10)-num2(5)は -5 です。
num1(10)*num2(5)は 50 です。
num1(10)/num2(5)は 2 です。
num1(10)%num2(5)は 0 です。

※除算(/)と剰余(%)を使い際は、分母(右側)に0を指定してはいけません。エラーになります。

評価について

演算子とオペランドの組合せを式と言います。

「+」は左右のオペランドを使用して計算を行い、結果を求めます。

この結果を求める処理のことを「評価」と呼びます。

また、評価により得られた結果の値を「評価値」と呼びます。

「=」は右辺の評価値を左辺の変数に代入する機能を持ちます。等しいって意味でないので注意！！

実際のコードはこんな感じです。

int num1 = 10;
int num2 = 5;

// num1+num2の値をsumに代入
int sum1 = num1 + num2;
inr sum2 = sum1 + 1;

Console.WriteLine($"num1の値は{num1}です。");
Console.WriteLine($"num2の値は{num2}です。");
Console.WriteLine($"num1+num2の値は{sum1}です。");
Console.WriteLine($"sum1+1の値は{sum2}です。");

■出力結果
num1の値は10です。
num2の値は5です。
num1+num2の値は15です。
sum1+1の値は16です。

評価で使った変数の値は変更されません。変更されるタイミングは代入した場合です。

下記のようなコードだと変更されます。

num1 = num1 + 1;

変数num1に１を足した評価値を変数num1に代入する。

インクリメント、デクリメント

■インクリメント、デクリメントの基本

インクリメントとは、変数の値に 1 加算して、同じ変数に代入すること。「++」で表現する。

デクリメントとは、変数の値から 1 減算して、同じ変数に代入すること。「–」で表現する。

・インクリメント演算子
int num1 = 1;
num1++;  //変数num1は2になる　（num1 = num1 + 1 と同じ意味）

・デクリメント演算子
int num1 = 1;
num1--;  //変数num1は0になる　（num1 = num1 - 1 と同じ意味）

■インクリメント(デクリメント)演算子の位置

インクリメント(デクリメント)演算子は、オペランドを 1 つしか持たない単項演算子で、オペランドの前か、後ろに演算子を記述できます。

オペランドの前に置くことを前置、後ろに置くことを後置と呼びます。

・前置
++num;

・後置
num++;

前置も後置も変数の値を１増やすという意味で同じです。

ですが、他の処理を組み合わせる場合、前置と後置では実行結果が異なります。

実際の出力内容を見ていきましょう。

int num1 = 1;
int num2 = 0;

num2 = num1++;

//後置インクリメントを使用
Console.WriteLine("後置:num2=num1++;");
Console.WriteLine($"num2の値は{num2}です。");
Console.WriteLine($"num1の値は{num1}です。");

num2 = ++num1;

// 前置インクリメントを使用
Console.WriteLine("前置:num2=++num1;");
Console.WriteLine($"num2の値は{num2}です。");
Console.WriteLine($"num1の値は{num1}です。");

■出力結果
後置:num2=num1++;
num2 の値は 1 です。
num1 の値は 2 です。
前置:num2=++num1;
num2 の値は 3 です。
num1 の値は 3 です。

前置と後置でインクリメント(デクリメント)演算子が実行されるタイミングが異なるということが原因です。

後置の場合は、「変数 num2 に num1 の値を代入した後で、num1 の値を 1 増やす」という処理
が行われます。

また前置の場合は、「num1 の値を 1 増やした後に、変数 num2 に num1 の値を代入する」という処理が行われます。

このように、インクリメント(デクリメント)演算子と他の演算子の処理を組み合わせると想定外
の処理結果になる恐れがあります

実際の現場では、インクリメントとデクリメントは、他の演算処理と切り離して記述することが多かったですね。正直、どっちがどっちかわからなくなる時ありますしね・・・

複合代入演算子

複合代入演算子とは下記の表のとおり、「+=」「-=」のことです。

今まで登場してきた「=」は代入演算子に言います。

記号名前使用例同じ処理
+=加入代入num1 += num2num1 = num1 + num2
-=減算代入num1 -= num2num1 = num1 – num2
*=乗算代入num1 *= num2num1 = num1 * num2
/=除算代入num1 /= num2num1 = num1 / num2
%=剰余代入num1 %= num2num1 = num1 % num2

複合代入演算子の方がシンプルで分かりやすいです！

※注意　複合演算子は「+」「=」などの記号の組み合わせで表現するので、「+」「=」の間にスペースは開けないようにしてください。

文字列の結合

「+」演算子は数字の加算だけでなく、文字列を連結することもできます。

int num1 = 1;
int num2 = 2;

Console.WriteLine("num1+num2は" + (num1 + num2) + "です。");
Console.WriteLine("num1+num2は" + "(num1 + num2)" + "です。");

■出力結果
num1+num2は3です。
num1+num2は(num1 + num2)です。

型変換

■サイズが大きい型に代入する

int iHeight = 160;
int iWeight = 62;

Console.WriteLine($"身長は{iHeight}cm です。");
Console.WriteLine($"体重は{iWeight}kg です。");

// サイズが大きい型に代入
double dHeight = iHeight;
double dWeight = iWeight;

Console.WriteLine("double 型に代入後");
Console.WriteLine($"身長は{dHeight}cm です。");
Console.WriteLine($"体重は{dWeight}kg です。");

■出力結果
身長は 160cm です。
体重は 62kg です。
double 型に代入後
身長は 160cm です。
体重は 62kg です。

代入する値の型よりも変数の型のサイズが大きい場合、その変数に代入すると、自動的に変数の型に合わせて値の型が変換されます。

この処理のことを型変換と呼びます。

■サイズが小さい型に代入する

double dHeight = 160.5;
double dWeight = 61.3;

Console.WriteLine($"身長は{dHeight:F}cm です。");
Console.WriteLine($"体重は{dWeight:F}kg です。");

// サイズが小さい型に代入
int iHeight = (int)dHeight;
int iWeight = (int)dWeight;

Console.WriteLine("int 型に代入後");
Console.WriteLine($"身長は{iHeight}cm です。");
Console.WriteLine($"体重は{iWeight}kg です。");

■出力結果
身長は 160.50cm です。
体重は 61.30kg です。
int 型に代入後
身長は 160cm です。
体重は 61kg です。

小さいサイズの型に代入するには、「明示的な型変換(キャスト)」を行う必要があります。

型名を()で囲ったものをキャスト演算子と呼びます。

■異なる型どおしの数値の演算

異なる型の値で評価した場合は、小さいサイズの型を大きいサイズの型に変換してから演算します。

そのためdouble型とint型で計算する場合は、評価値はdouble型になります。

int width = 9;
double height = 8.5;

// int型とdouble型の数値の演算
Console.WriteLine($"四角形の面積は{width * height}cm2です。");

■出力結果
四角形の面積は72.5cm2です。

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