Арифметические операции — PHP: Основы программирования

На базовом уровне компьютеры оперируют только числами. Для сложения двух чисел в математике мы пишем, например, 3 + 4. В программировании — то же самое. Вот программа, складывающая два числа:

<?php

// Не забываем точку с запятой в конце, так как каждая строчка в коде — инструкция.
3 + 4;

Помните про комментарии? Выше в коде после символов // — комментарий от учителя.

Арифметика в программировании практически не отличается от школьной арифметики.

Инструкция 3 + 4; заставит интерпретатор сложить числа и узнать результат. Эта программа будет работать, но в ней нет смысла, потому что по сути мы не даём команду интерпретатору, мы просто говорим ему «смотри, сумма трёх и четырёх». В реальной работе недостаточно сообщать интерпретатору о математическом выражении. Например, при создании интернет-магазина недостаточно просить интерпретатор посчитать стоимость товаров в корзине, а нужно просить посчитать стоимость И показать цену покупателю.

Нам нужно попросить интерпретатор сложить 3 + 4 И дать команду сделать что-то с результатом. Например, вывести его на экран:

<?php

// Снова не забываем точку с запятой в конце строчки
print_r(3 + 4); // => 7

Кроме сложения доступны следующие операции:

• * — умножение
• / — деление
• - — вычитание
• % — остаток от деления
• ** — возведение в степень

Операторы

Знак операции, такой как +, называют оператором. Операторы выполняют операции над определенными значениями, которые называются операндами. Сами операторы обычно представлены одним или несколькими символами, реже — словом. Подавляющее большинство операторов соответствуют математическим операциям.

<?php

print_r(8 + 2);

В этом примере + это оператор, а числа 8 и 2 — это операнды.

Операции, которые требуют наличия двух операндов, называются бинарными. В случае сложения у нас есть два операнда: один слева от знака +, другой — справа.Если пропустить хотя бы один операнд, например, так 3 + ;, то программа завершится с синтаксической ошибкой.

Операции бывают не только бинарными, но и унарными (с одним операндом), и даже тернарными (с тремя операндами)! Причём операторы могут выглядеть одинаково, но обозначать разные операции. Символы + и - используются не только как операторы. Когда речь идёт про отрицательные числа, то знак минуса становится частью числа:

<?php

print_r(-3); // => -3

Выше пример применения унарной операции к числу 3. Оператор минус перед тройкой говорит интерпретатору взять число 3 и найти противоположное, то есть -3. Это немного может сбить с толку, потому что -3 — это одновременно и число само по себе, и оператор с операндом, но у языков программирования такая структура.

<?php

// То же самое, что и 4 - 3
print_r(4 + -3); // => 1

Тоже самое касается и плюса:

<?php

print_r(+3); // => 3
print_r(1 + +3); // => 4

Коммутативная операция

Мы все помним со школы: «от перемены мест слагаемых сумма не меняется». Это один из базовых и интуитивно понятных законов арифметики, он называется коммутативным законом. Бинарная операция считается коммутативной, если, поменяв местами операнды, вы получаете тот же самый результат. Очевидно, что сложение — коммутативная операция: 3 + 2 = 2 + 3.

А вот является ли коммутативной операция вычитания? Конечно, нет: 2 - 3 ≠ 3 - 2. В программировании этот закон работает точно так же, как в арифметике. Более того, большинство операций, с которыми мы будем сталкиваться в реальной жизни, не являются коммутативными. Отсюда вывод: всегда обращайте внимание на порядок того, с чем работаете

Композиция операций

<?php

print_r(2 * 4 * 5 * 10); // 2 * 4 * 5 * 10 = 8 * 5 * 10 = 40 * 10 => 400

Операции можно соединять друг с другом, получая возможность вычислять все более сложные составные выражения. Такое свойство операций называется композицией. Композиция арифметических операций в программировании аналогична композиции из школьной программы. Как вы узнаете дальше, композиция операций распространяется на вообще все операции, а не только арифметические.

Чтобы представить себе то, как происходят вычисления внутри интерпретатора, давайте разберем пример: 2 * 4 * 5 * 10.

1. Сначала вычисляется 2 * 4 и получается выражение 8 * 5 * 10.
2. Затем 8 * 5. В итоге имеем 40 * 10.
3. В конце концов происходит последнее умножение, и получается результат 400.

Приоритет операций

А что, если понадобится вычислить такое выражение: 2 + 2 * 2? Именно так мы и запишем:

<?php

print_r(2 + 2 * 2); // => 6

В школьной математике мы изучали понятие «приоритет операции». Приоритет определяет то, в какой последовательности должны выполняться операции. Обратите внимание, что интерпретатор производит арифметические вычисления в правильном порядке: сначала деление и умножение, потом сложение и вычитание, а приоритет возведения в степень выше всех остальных арифметических операций: 2 ** 3 * 2 вычислится в 16.

Но нередко вычисления должны происходить в порядке, отличном от стандартного приоритета. В сложных ситуациях приоритет можно (и нужно) задавать круглыми скобками, точно так же, как в школе, например: (2 + 2) * 2. Скобки можно ставить вокруг любой операции. Они могут вкладываться друг в друга сколько угодно раз. Вот пара примеров:

<?php

print_r(3 ** (4 - 2)); // => 9
print_r(7 * 3 + (4 / 2) - (8 + (2 - 1))); // => 14

Главное при этом соблюдать парность, то есть закрывать скобки в правильном порядке. Это, кстати, часто становится причиной ошибок не только у новичков, но и у опытных программистов. Для удобства ставьте сразу открывающую и закрывающую скобку, а потом пишите внутреннюю часть. Редактор на нашем сайте (и большинство других редакторов кода) делают это автоматически: вы пишете (, а редактор сразу добавляет ). Это касается и других парных символов, например, кавычек. О них — в будущих уроках.

Иногда выражение сложно воспринимать визуально. Тогда можно расставить скобки, не повлияв на приоритет. Запомните: код пишется для людей, потому что код будут читать люди, а машины будут только исполнять его. Для машин код — или корректный, или не корректный, для них нет «более» понятного или «менее» понятного кода. Явная расстановка приоритетов упрощает чтение вашего кода другими разработчиками.

Дополнительные материалы

1. Операторы в PHP

Остались вопросы? Задайте их в разделе «Обсуждение»

Вам ответят команда поддержки Хекслета или другие студенты.