在 C 中，为什么 true && true \|\|假 && 假 == 真？

Question

我想知道是否有人知道编译器解释以下代码的方式：

 #include <iostream>
using namespace std;

int main() {
 cout << (true && true || false && false) << endl; // true
}

这是真的吗，因为 && 的优先级高于 ||或者因为 ||是短路运算符（换句话说，短路运算符是否忽略所有后续表达式，或仅忽略下一个表达式）？

原文由 Andrew 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 1

Caladain 的答案完全正确，但我想回复您对他的回答的评论之一：

如果短路 ||运算符出现并使第二个 && 表达式的执行短路，这意味着 ||运算符在第二个 && 运算符之前执行。这意味着 && 和 || 从左到右执行（不是 && 优先级）。

我认为您遇到的部分问题是优先级并不完全意味着您认为它的含义。确实 && 比 || 具有更高的优先级，这正是您所看到的行为的原因。考虑使用普通算术运算符的情况：假设我们有 a * b + c * (d + e) 。优先级告诉我们如何插入括号：首先在 * 周围，然后在 + 周围。这给了我们 (a * b) + (c * (d + e)) ；在您的情况下，我们有 (1 && 1) || (infiniteLoop() && infiniteLoop()) 。然后，想象表达式变成 _树_。为此，请将每个运算符转换为一个节点，并将其两个参数作为子节点：

评估这棵树是短路的地方。在算术树中，您可以想象一种广度优先自下而上的执行方式：首先评估 DE = d + e ，然后 AB = a * b 和 CDE = c * DE ，最终结果是 AB + CDE 。但请注意，您 同样 可以先评估 AB ，然后 DE 、 CDE 和最终结果；你无法区分。但是，由于 || 和 && 是短路的，它们 必须 使用这个最左优先的评估。因此，为了评估 || ，我们首先评估 1 && 1 。既然这是真的， || 短路并忽略它的右手分支—— 即使 它已经评估过它，它也必须首先评估 infiniteLoop() && infiniteLoop() 。

如果有帮助，您可以将树中的每个节点视为一个函数调用，它会在第一种情况下产生以下表示形式 plus(times(a,b), times(c,plus(d,e))) ，在第二种情况下产生 or(and(1,1), and(infiniteLoop(),infiniteLoop()) 。短路意味着您必须全面评估 or 或 and 的每个左侧函数参数； if it’s true (for or ) or false (for and ), then ignore the right-hand argument.

您的评论假定我们首先评估具有最高优先级的所有内容，然后是具有次高优先级的所有内容，依此类推，这对应于树的广度优先自下而上执行。相反，优先级告诉我们如何构建树。树的执行规则在简单的算术情况下是无关紧要的；然而，短路正是如何评估树的精确规范。

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编辑1： 在您的其他评论之一中，您说

您的算术示例需要在最终加法之前评估两次乘法，这不是定义优先级的原因吗？

是的，这就是优先级的定义——但它并不完全正确。这在 C 中当然是完全正确的，但请考虑如何评估（非 C！）表达式 0 * 5 ^ 7 在你的脑海中，其中 5 ^ 7 = 57 和 ^ 更高优先于 * 。根据您的广度优先自下而上规则，我们需要评估 0 和 5 ^ 7 才能找到结果。但是你不会费心去评估 5 ^ 7 ；您只需说“好吧，因为 0 * x = 0 对于所有 x ，这必须是 0 ”，然后跳过整个右侧分支。换句话说，在评估最终乘法之前，我还没有完全评估双方；我短路了。同样，由于 false && _ == false 和 true || _ == true 对于任何 _ ，我们可能不需要触摸右侧；这就是操作员短路的意思。 C 不会短路乘法（尽管一种语言可以做到这一点），但它 会 短路 && 和 || 。

就像短路 0 * 5 ^ 7 不会改变通常的 PEMDAS 优先级规则一样，短路逻辑运算符也不会改变 && 的优先级高于 || 的事实 --- .这只是一个捷径。由于我们必须先选择运算符的 某 一侧进行计算，因此 C 承诺首先计算逻辑运算符的左侧；一旦完成此操作，就有一种明显（且有用）的方法可以避免评估某些值的右侧，并且 C 承诺会这样做。

你的规则——评估表达式广度优先自下而上——也是明确定义的，一种语言可以选择这样做。但是，它的缺点是不允许短路，这是一种有用的行为。但是如果你的树中的每个表达式都是明确定义的（没有循环）和纯粹的（没有修改变量、打印等），那么你就无法区分。只有在这些奇怪的情况下，“和”和“或”的数学定义没有涵盖，短路才是可见的。

另外，请注意，短路通过优先处理最左边的表达式来起作用这一事实并没有什么 _根本意义_。 One could define a language Ɔ, where ⅋⅋ represents and and \\ represents || , but where 0 ⅋⅋ infiniteLoop() and 1 \\ infiniteLoop() 会循环，而 infiniteLoop() ⅋⅋ 0 和 infiniteLoop() \\ 1 分别是 false 和 true。这仅对应于选择先评估右侧而不是左侧，然后以相同的方式进行简化。

简而言之： 优先级告诉我们的是如何构建解析树。评估解析树的唯一合理顺序是那些表现得 好像 我们 在定义明确的纯值上 以广度优先自下而上（如您所愿）评估它的顺序。对于未定义或不纯的值，必须选择 一些 线性顺序。 1一旦选择了线性顺序，运算符一侧的某些值可以唯一地确定整个表达式的结果（ _例如_， 0 * _ == _ * 0 == 0 、 false && _ == _ && false == false 或 true || _ == _ || true == true ）。因此，您可能无需完成对线性顺序之后出现的任何内容的评估就可以逃脱； C 承诺通过以从左到右的方式评估逻辑运算符 && 和 || 来执行此操作，而不是为其他任何操作执行此操作。但是，由于优先级，我们 确实 知道 true || true && false 是 true 而不是 false ：因为

  true || true && false
→ true || (true && false)
→ true || false
→ true

代替

  true || true && false
↛ (true || true) && false
→ true && false
→ false

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1： 实际上，理论上我们也可以并行计算运算符的两边，但这现在并不重要，而且对 C 肯定没有意义。这产生了更灵活的语义，但是一个有问题的边-影响（它们何时发生？）。

原文由 Antal Spector-Zabusky 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议

Answer 2

“如果短路 || 运算符并短路第二个 && 表达式的执行，这意味着 || 运算符在第二个 && 运算符之前执行。这意味着 && 和 || 从左到右执行 (不是 && 优先级）。”

不完全的。

 (xx && yy || zz && qq)

会被这样评价：

1. 检查第一个操作员。
2. 评估 xx && yy
3. 检查下一个运算符。
4. 如果下一个运算符是 || 并且语句的第一部分为真，则跳过其余部分。
5. 否则，检查 || 之后的下一个运算符，并评估它： zz && qq
6. 最后，评估 || 。

据我了解，C++ 的设计目的是在开始评估之前读取内容。毕竟，在我们的示例中，它不知道我们有第二个 && 检查 || 直到它读入，这意味着它必须读入 || 在它到达第二个之前 && 。因此，如果第一部分评估为真，它不会执行 || 之后的部分，但如果第一部分评估为假，那么它将执行第一部分，读入 || ，找到并评估第二部分，并使用第二部分的结果来确定最终结果。

原文由 Anonymoose 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议