Der ternäre Operator in C++

Ein Operator mit drei Operandenstellen wird ternärer Operator genannt.

In C++ gibt es genau einen ternären Operator, der deshalb auch der ternäre Operator genannt wird.

Syntax

Zwischen dem ersten und dem zweiten Operanden wird ein Fragezeichen »?« geschrieben, zwischen dem zweiten und dem dritten Operanden wird ein Doppelpunkt »:« geschrieben.

vereinfachte Syntax

Ausdruck
    .--------.     .-.    .--------.     .-.    .--------.
--->|Ausdruck|--->· ? ·-->|Ausdruck|--->· : ·-->|Ausdruck|--->
    '--------'     '-'    '--------'     '-'    '--------'

Die Priorität dieses Operators ist schwächer als die aller anderen bisher behandelten Operatoren außer der Zuweisung.

Typregeln

Wir behandeln hier zur Vereinfachung noch nicht die alle Typregeln, sondern beschränken uns auf Fälle, in denen der Typ des Ausdrucks vor dem Fragezeichen »int« ist und die Typen der beiden anderen Ausdrucke gleich sind.

Die behandelten Fälle (Signaturen)

int ? int : int

int ? double : double

int ? ::std::string : ::std::string

Semantik

Der Wert eines solchen Ausdrucks ist der Wert des Ausdrucks vor dem Doppelpunkt »:«, falls der Wert des ersten Ausdrucks nicht gleich 0 ist, sonst ist es der Wert des Ausdrucks nach dem Doppelpunkt »:«.

Beispiel zum ternären Operator

In dem Programm »main.cpp"« ergibt sich als Wert des Ausdrucks »( 0 ? 1 : 2 )« der Wert »2«, denn da der Wert des Operanden vor dem Fragezeichen der Wert »0« ist, ist der Wert des gesamten Ausdrucks der Wert des Operanden nach dem Doppelpunkt »:«. Der Wert des zweiten bedingten Ausdrucks ist der Wert »4«, denn da der Wert des ersten Operanden der Wert »3« ist, ist der Wert des ganzen Ausdrucks der Wert des Operanden vor dem Doppelpunkt.

main.cpp

#include <iostream> // ::std::cout
#include <ostream>  // <<
#include <string>   // s
using namespace ::std::literals;
int main()
{ ::std::cout <<( 0 ? 1 : 2 )<< "\n"s; 
  ::std::cout <<( 3 ? 4 : 5 )<< "\n"s; }

::std::cout

2
4

Die runden Klammern sind hier nötig, da die Priorität der bedingten Auswertung niedriger ist als die des Ausgabeoperators.

Beispiel Verhindern der Division durch 0

Das folgende Beispiel zeigt, wie eine Division durch 0 zu einer Fehlermeldung führt.

main.cpp

#include <iostream> // ::std::cout
#include <ostream>  // <<
#include <string>   // s
using namespace ::std::literals;
int f( int const i ){ return 1 / i; }
int main()
{ ::std::cout << f( 1 )<< "\n"s;
  ::std::cout << f( 0 )<< "\n"s; }

Konsole

1
(Fehlermeldung)

Das folgende Beispiel zeigt, wie der ternäre Operator verwendet werden kann, um eine Division durch 0 zu vermeiden.

main.cpp

#include <iostream> // ::std::cout
#include <ostream>  // <<
#include <string>   // s
using namespace ::std::literals;
int f( int const i ){ return i ? 1 / i : 0; }
int main()
{ ::std::cout << f( 1 )<< "\n"s;
  ::std::cout << f( 0 )<< "\n"s; }

::std::cout

1
0

Beispiel Zuordnung einer Zeichenfolge zu einer Zahl

Das folgende Beispiel zeigt, wie einer Zahl eine Zeichenfolge zugeordnet werden kann.

main.cpp

#include <iostream>
#include <ostream>
#include <string>
using namespace ::std::literals;
::std::string deutsch( int const i )
{ return i ? "Eins"s : "Null"s; }
int main()
{ ::std::cout << deutsch( 0 )<< "\n"s;
  ::std::cout << deutsch( 1 )<< "\n"s; }

transcript

Null
Eins

Übungsfragen

? Werte von Ausdrücken

Welchen Wert hat »0 ? 1 : 2«?

Welchen Wert hat »2 ? 1 : 0«?

Was ist der Wert von »-12 ? 12 : 9«?

? Gattung von Quelltexten

Welche der folgenden beiden Zeilen ist eine Anweisung?

::std::putchar( 65 )
{}

? Ausgabe vorhersagen

Was ist die Ausgabe des folgenden Programms?

main.cpp

#include <iostream>
#include <ostream>
#include <string>
using namespace ::std::literals;
void f( int const i )
{ ::std::cout <<( i ? 2 : 3 )<< "\n"s; }
int main()
{ f( 0 );
  f( 1 ); }

? Ausgabe vorhersagen

Was ist die Ausgabe des folgenden Programms?

main.cpp

#include <iostream>
#include <ostream>
#include <string>
using namespace ::std::literals;
int f( int const x )
{ return x ? 4 : 5; }
int main()
{ ::std::cout << f( 1 )<< "\n"s;
  ::std::cout << f( 2 )<< "\n"s; }

? Ausgabe vorhersagen

Was ist die Ausgabe des folgenden Programms?

main.cpp

#include <iostream>
#include <ostream>
#include <string>
using namespace ::std::literals;
int f( int const x )
{ return x - 1 ? 4 : 5; }
int main()
{ ::std::cout << f( 1 )<< "\n"s;
  ::std::cout << f( 2 )<< "\n"s; }

Übungsaufgaben

Diese Übungsaufgaben sollten möglichst ohne Vorgriffe, also mit den bisher behandelten Sprachelementen gelöst werden.

/ Eine willkürliche Funktion

Schreiben Sie eine Funktion, die 17 ergibt, falls ihr Argumentwert 0 ist, und sonst 12.

/ Eine willkürliche Funktion (1)

Schreiben Sie eine Funktion, die 17 ausgibt, falls ihr Argumentwert 0 ist, und sonst 12. Verwenden Sie dazu die Lösung der vorigen Übungsaufgabe, ohne diese zu verändern.

/ Eine willkürliche Funktion (2)

Schreiben Sie eine Funktion, die 17 ergibt, falls ihr Argumentwert 7 ist, und sonst 12.

Zusatzaufgaben

Diese Zusatzaufgaben sollten möglichst ohne Vorgriffe, also mit dem bisher behandelten Sprachelementen gelöst werden. (Da der Autor selber noch nicht alle Aufgaben bearbeitet hat, ist es nicht sicher, daß sich alle auf diese Weise lösen lassen. Es wird aber erwartet, daß dies möglich ist.)

/ Die Fakultät

Definieren Sie eine Funktion zur Berechnung der Fakultät einer natürlichen Zahl »n«, die der folgenden mathematischen Definition möglichst nahekommt.

Mathematische Definition der Fakultät

          .-
          |      n * f( n - 1 ),    falls n nicht 0 ist
f( n ) = <
          |      1,                 sonst
          '-

/ Eine willkürliche Funktion (2)

Schreiben Sie eine Funktion, die 17 ergibt, falls ihr Argumentwert 4 ist, und 12, falls ihr Argumentwert 6 ist.

/ Normalisierung

Definieren Sie eine Funktion, die 0 auf 0 und alle anderen Werte auf 1 abbildet.

/ Verneinung

Definieren Sie eine Funktion, die 0 auf 1 und alle anderen Werte auf 0 abbildet.

/ Und-Verknüpfung

Definieren Sie eine Funktion, die 1 ergibt, wenn beide Argumente ungleich 0 sind, und 0 sonst.

/ Oder-Verknüpfung

Definieren Sie eine Funktion, die 0 ergibt, wenn beide Argumente gleich 0 sind, und 1 sonst.

/ exklusive oder-Verknüpfung

Definieren Sie eine Funktion, die 1 ergibt, wenn beide Argumente einander ungleich sind, und Null sonst. Hierfür kann angenommen werden, daß als Argumentwerte nur 0 und 1 vorkommen.

/ Gleichheit

Definieren Sie eine Funktion, die 1 ergibt, wenn beide Argumente einander gleich sind, und Null sonst. Hierfür kann angenommen werden, daß als Argumentwerte nur 0 und 1 vorkommen.

/ Negativ *

Definieren Sie eine Funktion, die 1 ergibt, wenn ihr Argument negativ ist. Hierzu müssen Sie sich aber vermutlich noch passende Aufrufe aus der Standardbibliothek heraussuchen.

/ Kleiner *

Definieren Sie eine Funktion, die 1 ergibt, wenn das erste Argument kleiner ist als das zweite. Hierzu müssen Sie sich aber vermutlich noch passende Aufrufe aus der Standardbibliothek heraussuchen.

Beispiel Verschachtelung ternärer Operatoren *

Das folgende Beispiel zeigt, wie zwei ternäre Operatoren ineinander verschachtelt werden können.

main.cpp

#include <iostream>
#include <ostream>
#include <string>
using namespace ::std::literals;
::std::string deutsch( int const i )
{ return i ? i - 1 ? "Zwei"s : "Eins"s : "Null"s; }
int main()
{ ::std::cout << deutsch( 0 )<< "\n"s;
  ::std::cout << deutsch( 1 )<< "\n"s;
  ::std::cout << deutsch( 2 )<< "\n"s; }

::std::cout

Null
Eins
Zwei

Die Bedeutung des obenstehenden Programms wird durch die Klammerung in dem folgenden Programm verdeutlicht:

main.cpp

#include <iostream>
#include <ostream>
#include <string>
using namespace ::std::literals;
::std::string deutsch( int const i )
{ return i ?( i - 1 ? "Zwei"s : "Eins"s ): "Null"s; }
int main()
{ ::std::cout << deutsch( 0 )<< "\n"s;
  ::std::cout << deutsch( 1 )<< "\n"s;
  ::std::cout << deutsch( 2 )<< "\n"s; }

::std::cout

Null
Eins
Zwei

Die Bedeutung des obenstehenden Programms kann auch durch Aufteilung auf verschiedenen Funktionen verdeutlicht werden:

main.cpp

#include <iostream>
#include <ostream>
#include <string>
using namespace ::std::literals;
::std::string positiv( int const i )
{ return i - 1 ? "Zwei"s : "Eins"s; }
::std::string deutsch( int const i )
{ return i ? positiv( i ): "Null"s; }
int main()
{ ::std::cout << deutsch( 0 )<< "\n"s;
  ::std::cout << deutsch( 1 )<< "\n"s;
  ::std::cout << deutsch( 2 )<< "\n"s; }

::std::cout

Null
Eins
Zwei

Beispiel Ternärer Operator auf der linken Seite einer Zuweisung *

Das folgende Beispiel zeigt, wie ein ternärer Operator auf der linken Seite einer Zuweisung verwendet werden kann.

main.cpp

#include <iostream>
#include <ostream>
#include <string>
using namespace ::std::literals;
int main()
{ auto a{ 0 }; /* C++17 */
  auto b{ 0 }; /* C++17 */
  ( 0 ? a : b )= 1;
  ::std::cout << a << "\n"s;
  ::std::cout << b << "\n"s; }

::std::cout

0
1

Beispiel Ausgabe einer bestimmten Anzahl von Zeichen *

Das folgende Beispiel zeigt eine Funktion, welche so viele Sterne ausgibt, wie der Wert ihres Parameters angibt. Auch so etwas konnten wir mit den bisher vorgestellten Sprachelementen noch nicht programmieren.

Um dies zu verstehen, spiele man zunächst gedanklich den Aufruf der Funktion »stern« mit dem Argumentwert »0« durch. Daraufhin den mit »1« und so weiter.

main.cpp

#include <iostream>
#include <ostream>
#include <string>
using namespace ::std::literals;
::std::string stern( int const i )
{ return i ? "*"s + stern( i - 1 ): ""s; }
int main()
{ ::std::cout << stern( 0 )<< "\n"s;
  ::std::cout << stern( 1 )<< "\n"s;
  ::std::cout << stern( 2 )<< "\n"s; }

::std::cout


*
**

Eine aktive Funktion darf sich auch selber aufrufen. Allerdings sollten solche Selbstaufrufe von Funktionen nicht zu tief verschachtelt erfolgen, da dies sonst zu Störungen führen kann. Es ist durch die C++ -Norm leider nicht genau bestimmt, wie tief die Verschachtelung bei solchen Selbstaufrufen sein darf. Bei einigen Implementationen kann der Programmierer dies einstellen.