C++实践：运算符优先级“错误”

运算符是基本的语言元素，虽然接触编程语言的年岁不短了，但有时面对着一些表达式，仍不能立马确认运算顺序。我相信很多人也有我这方面的疑惑，今天就把一些“设计错误”的运算符拉出来溜溜。

& 和 |

看下面的代码片段，变量a的值是多少呢？

    int a = 1 | 0 == 1 & 0;

对于表达式1 | 0 == 1 & 0，包含三个运算符，已知&优先级高于|，并且这些位操作符要么高于==，要么低于==，分两种情况讨论：

1. 位操作符优先级高于==
   等价于(1 | 0) == (1 & 0)，计算的结果为0。
2. ==优先级高于位操作符
   等价于1 | ((0 == 1) & 0))，计算的结果为1。

将上面的代码运行打印会得到a的值为1。这说明==优先级高于位操作符。这或许是我最迷惑的运算符规则了，在我看来位操作符本质上是算术运算符，都是产生一个数，应该跟算术运算符的规则大体一致。故而，我认为第一种更合理。

是不是设计的错误呢，终于在《C专家编程》这本书里找到了答案，即下节。

'And' and 'AND' or 'Or' or 'OR'

来自C语言的创造者 Dennis Ritchie 的解释:

&&、|| 操作符与 == 操作符的优先级关系问题是这样产生的。在 C 的早期，& 和 && 合用同一个操作符， | 和 || 也是如此(明白吗?)。 它继承了 B 和 BCPL 中的概念“真值上下文”。就是在 if 和 while 等后面需要一个布尔值的时候，& 和 丨就被翻译成现在的 && 和 ||。如果它们在一般的表达式里，就被解释成位操作符，也就是现在的样子。这个机制操作起来没有问题，但理解起来很困难(在真值上下文里，存在“顶层运算符”的概念)。

& 和 | 的优先级跟现在一样。最初，在 Alan Snyder 的催促下，我在C语言中加入了 && 和 ||操作符。这就成功地把位运算的概念和布尔运算的概念分了开来。然而，我心怀不安，因为我意识到了优先级的问题。例如，在现存的大量程序中，存在诸如这样的表达式: if(a == b & c == d)。

事后回想，如果我们一开始就改变优先级，让&的优先级高于==，在逻辑上可能更清晰一些。但是，从安全的角度出度，只能做到把 & 和 && 分开这个程度，无法在两者的优先级之间再插入其他的操作符(否則的话，现有的大量代码都有可能出问題)。

从上面的描述可以看出，最终设计的结果在于代码兼容性上的考量。Java 和 C# 的操作符优先级跟C/C++ 大同小异，这可以认为是另一个层次的兼容：程序员的编码习惯。

C++其他不合理的操作符

在《C专家编程》这本书里还列出了其他错误的操作符，这里一并列出：

优先级问题	表达式	人们可能误以为的结果	实际结果
.的优先级高于*。->优先级用于消除这个问题	*p.f	p所指对象的字段f。 (*p).f	对p取f偏移，作为指针，然后进行间接引用操作。*(p.f)
[]高于*	int *ap[]	ap是个指向int数组的指针。int(*ap)[]	ap是个元素为int指针的数组。int *(ap[])
函数()高于*	int *fp()	fp是个函数指针，所指函数返回int。int (*fp)()	fp是个函数，返回int。int(fp())
==和!=高于位操作符	(val & mask != 0)	(val & mask)!= 0	val & (mask != 0)
==和!=高于赋值符	c=getchar()!=EOF	(c=getchar())!=EOF	c=(getchar()!=EOF)
算术运算符高于移位运算符	msb << 4 + lsb	(msb << 4) + lsb	msb << (4 + lsb)
逗号运算符在所有运算符中优先级最低	i=1，2	i=(1,2)	(i=1),2

这些不合理的操作符毕竟占了少数，遇到它们完全可以使用括号保证可靠性，同时不会影响代码的可读性。

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