التعبيرات (expressions) في جافا
3 أبريل 2020يُلقِي هذا القسم نظرة على التعبيرات (expressions) المُستخدَمة لتمثيل قيمة أو حسابها. قد يكون التعبير (expression) بهيئة قيمة مُصنَّفة النوع (literal) أو مُتْغيِّر (variable) أو استدعاء دالة (function call) أو مجموعة من تلك الأشياء مُجمَّعة معًا بعوامل (operators) مثل + و >. يُمكِنك أن تُسنِد (assign) قيمة تعبير إلى مُتْغيِّر (variable) أو تُمرِّرها كمُعامل (parameter) أثناء استدعاء برنامج فرعي (subroutine call) أو تَدمِجها مع قيم آخرى ضِمْن تعبير آخر أكثر تعقيدًا. يمكنك أيضًا أن تتجاهلها ببعض الحالات إذا كان هذا ما تريد أن تفعله وهو أمر شائع أكثر مما قد تَظُنّ. تُعدّ التعبيرات في العموم جزءًا أساسيًا من البرمجة، ولقد كان تَعامُلنا معها حتى الآن غير رسمي نوعًا ما، ولكننا سنناقشها تفصيليًا خلال هذا القسم باستثناء بعض العوامل (operators) الأقل استخدامًا. تُعدّ كُلًا من القيم المُجرّدة مُصنَّفة النوع (literals) مثل 674 و 3.14 و true و X، والمُتْغيِّرات، واستدعاءات الدوال من أبسط اللبنات الأساسية بالتعبيرات. ينبغي أن تَتَذكَّر أن أي دالة (function) هي عبارة عن برنامج فرعي (subroutine) يُعيد قيمة، ولقد تَعرَّضنا بالفعل لعدة أمثلة منها برامج (routines) الإِدْخَال المُعرَّفة بالصنف TextIO وكذلك الدوال الرياضية بالصَنْف Math.
يَحتوِي الصَنْف Math على مجموعة من الثوابت (constants) الرياضية التي يُمكِن اِستخدَامها ضِمْن أي تعبير رياضي مثل الثابت Math.PI المُمثِل لنسبة محيط أي دائرة إلى طول قُطرها π، وكذلك الثابت Math.E المُمثِل لقيمة أساس اللوغاريتم الطبيعي e. تلك الثوابت (constants) هي عبارة عن مُتْغيِّرات أعضاء (member variables) من النوع double مُعرَّفة بالصَنْف Math، ولأن القيم التي تُمثِلها تلك الثوابت الرياضية تَتَطلَّب عددًا لا نهائيًا من الأرقام لتَخْصِيصها بدقة، اِستخدَمنا أعدادًا تَقْرِيبية لقيم تلك الثوابت. بالإضافة إلى ذلك، يُعرِّف الصَنْف القياسي Integer ثوابتًا (constants) مُتْعلِّقة بالنوع int، فمثلًا، يُمثِل الثابت Integer.MAX_VALUE أكبر عدد يُمكِن للنوع int أن يَحْمله ويُساوِي 2147483647 بينما يُمثِل الثابت Integer.MIN_VALUE أصغر عدد يُمكِن حَمْله ويُساوِي -2147483648. بالمثل، يُعرِّف الصَنْف Double ثوابتًا مُتْعلِّقة بالنوع double فمثلًا يُمثِل الثابت Double.MAX_VALUE أكبر قيمة يُمكِن للنوع double أن يَحملها بينما يُمثِل الثابت Double.MIN_VALUE أصغر قيمة موجبة يُمكِن حَمْلها كما يُعرِّف الصَنْف ثوابتًا آخرى تُمثِل كُلًا من القيمتين اللانهائيتين Double.POSITIVE_INFINITY و Double.NEGATIVE_INFINITY وكذلك القيمة غَيْر المُعرَّفة Double.NaN. فمثلًا، قيمة Math.sqrt(-1) هي Double.NaN.
في الواقع، القيم مُصنَّفة النوع (literals) والمُتْغيِّرات (variables) واِستدعاءات الدوال (function calls) هي مُجرّد تعبيرات (expressions) بسيطة يمكنك دَمْجها عن طريق عوامل (operators) لتَحصُل على تعبيرات أكثر تعقيدًا. تَتَضمَّن تلك العوامل كُلًا من العامل + لحساب حاصل مجموع عددين والعامل > لموازنة قيمتين. عندما تَستخدِم أكثر من عامل ضِمْن تعبير (expression)، فعادةً ما تكون الكيفية التي ستُجمَّع بها تلك العوامل -فيما يُعرَف باسم أولوية (precedence) العوامل- لتَحْصِيل قيمها مَحلّ حيرة وتساؤل. فمثلًا، إذا كان لدينا تعبير مثل A + B * C، فإن قيمة B * C تُحسَب أولًا ثم تُضاف إلى A. يَعنِي ذلك أن عامل الضرب * له أولوية عن عامل الجمع + بشكل افتراضي، فإذا لم يَكُن ذلك هو ما تريده، يُمكِنك ببساطة إضافة أقواس تُحدِّد صراحةً الكيفية التي ستُجمَّع بها العوامل، فمثلًا، يمكنك كتابة (A + B) * C إذا أردت أن تَحسِب حاصل جمع A مع B أولًا ثم تضرب النتيجة في C.
العوامل الحسابية (arithmetic)
تَتَضمَّن العوامل الحسابية (arithmetic operators) كُلًا من عمليات الجمع والطرح والضرب والقسمة، وتُستخدَم الرموز + و - و * و / بالجافا للإشارة إليها على الترتيب. يُمكِنك اِستخدَام تلك العمليات مع أي قيم من النوع العددي: byte و short و int و long و float و double وكذلك مع أي قيم من النوع char حيث تُعامَل كعدد صحيح (integer) ضِمْن ذلك السياق. تحديدًا عندما يُستخدَم محرف من النوع char مع عامل عددي (arithmetic operator)، يُحوِّله الحاسوب إلى عدده الترميزي باليونيكود (unicode code number). في العموم عندما يُحصِّل الحاسوب أيًا من تلك العمليات بشكل فعليّ، فينبغي أن تَكُون القيمتان المُدْمجتان من نفس النوع، فإذا أراد البرنامج أن يَدْمِج قيمتين من نوعين مختلفين، سيُحوِّل الحاسوب إحداهما إلى نوع الآخرى. فمثلًا عند حِسَاب 37.4 + 10، سيُحوِّل الحاسوب العدد الصحيح 10 إلى نَظيره الحقيقي 10.0 ثُمَّ سيَحسِب قيمة 37.4 + 10.0. يُطلَق على ذلك "تَحْوِيل نوع (type conversion)"، ولا تحتاج عادةً لأن تقلق بشأن ذلك عند حُدوثه ضِمْن تعبير (expression) لأن الحاسوب سيُجريه أتوماتيكيًا.
عندما تَدمِج قيمتين عدديتين بغض النظر عما إذا كان الحاسوب قد اِضطّر لإِجراء عملية تَحْوِيل نوع (type conversion) لأي منهما أم لا، فإن الناتج سيَكُون من نفس النوع. فمثلًا، إذا حَسبت حاصل ضرب عددين صحيحين من النوع int، ستَحصُل على قيمة من النوع int أما إذا حَسبت حاصل ضرب عددين من النوع double، فستَحصُل على قيمة من النوع double. يُعدّ ذلك أمرًا متوقعًا على أية حال، ولكن عندما تَستخدِم عامل القسمة /، فلابُدّ أن تَكُون أكثر حرصًا، لأنه عند حِسَاب حاصل قسمة عددين صحيحين (integers)، دائمًا ما ستَكُون النتيجة عددًا صحيحًا أي ستُهمَل أية كُسور (fractional) قد يَتَضمَّنها خارج القسمة (quotient)، فمثلًا، قيمة 7/2 تُساوِي 3 لا 3.5. لنَفْترِض مثلًا أن N عبارة عن مُتْغيِّر من النوع العددي الصحيح، ستَكُون إذًا قيمة N/100 عددًا صحيحًا (integer) أما قيمة 1/N فستُساوِي الصفر لأي N أكبر من الواحد. تُعدّ تلك الحقيقة مصدرًا شائعًا للكثير من الأخطاء البرمجية. يُمكِنك مع ذلك أن تُجبِر الحاسوب على أن يَحسِب الناتج بهيئة عدد حقيقي (real number) من خلال جَعل أحد المُعاملات عددًا حقيقيًا، فمثلًا، عندما يُحصِّل الحاسوب قيمة 1.0/N، فإنه سيُحوِّل أولًا N إلى عدد حقيقي لكي يتماشى مع نوع القيمة 1.0، لذلك يَكُون الناتج عددًا حقيقيًا.