短路逻辑或行为

Question

我的印象是，在 C 语言中，逻辑 OR 运算符|| 是一个短路运算符，如果 lhs 为假，则不会计算 rhs。我在比较 OR'ed 值时遇到了问题。有人可以向我解释为什么以下代码（在 gcc 5.3 上）评估为真吗？我在 clang 中遇到了同样的行为。

#include <stdio.h>

int main() {

    int attr = 2;

    if( ((attr & 2) != 2) || ((attr & 4) != 4) ) {
        printf("No short circuit?\n");
    };

    printf("%i %i\n",attr,(attr & 2));

};

输出：

No short circuit?

2 2

Answer 1

((attr & 2) != 2) || ((attr & 4) != 4) 计算结果为真，因为

1. attr & 4 == 0 和 (attr & 4) != 4 是 1，因为 attr & 4 不等于 4。 （N1570 6.5.9 等式运算符）
2. 因为至少有一个操作数不为零，所以表达式的计算结果为1。 （N1570 6.5.14 逻辑或运算符）
3. if 语句在控制表达式不为零时执行第一个子语句（N1570 6.8.4.1 if 语句），您将把它称为“计算为真的表达式”。

如果 lhs 为 true，则逻辑 OR 运算符不会计算 rhs，因为在 rhs 为真或假的两种情况下，该值都将为真。

如果 lhs 为假，逻辑 AND 运算符不会计算 rhs，因为在 rhs 为真或假的两种情况下，该值都将为假。

引用N1570:

6.5.13 逻辑与运算符

[...]

3 如果 && 运算符的两个操作数比较不等于 0，则 && 运算符将产生 1；否则，它 产生 0。结果的类型为 int。

4 与按位二进制 & 运算符不同，&& 运算符保证从左到右的求值； 如果对第二个操作数求值，则在求值之间存在一个序列点 第一个和第二个操作数。如果第一个操作数比较等于 0，则第二个 不计算操作数。

6.5.14 逻辑或运算符

[...]

3 ||如果任一操作数比较不等于 0，则运算符应产生 1；否则，它 产生 0。结果的类型为 int。

4 不同于按位 |运算符，||运算符保证从左到右的评估；如果 第二个操作数被求值，第一个求值之间有一个序列点 和第二个操作数。如果第一个操作数比较不等于 0，则第二个操作数为 未评估。

Answer 2

您拥有的代码：

((attr & 2) != 2) || ((attr & 4) != 4) )

会发生什么：

1. (attr & 2) 计算结果为 2。（0010 AND 0010 = 0010 即 2）
2. (2 != 2) 的计算结果为 0，或为假。
3. 现在 OR 的右侧被评估（如果左侧为真，那么右侧将不会被执行/评估，即“短路”。但在此示例中它是错误的，所以右侧是评估）。
4. (attr & 4) 是按位与运算，例如0010 和 0100。计算结果为 0000 或 0。
5. (0 != 4) 的计算结果为 1 或 true，因此执行 if 语句的主体。
6. 然后程序的其余部分（最后一条语句）执行，程序终止。

记住：

• & 是按位与。
• && 是布尔 AND。
• | 是按位或。
• || 是布尔或。

Answer 3

这里有两种方法可以让你在 C 中获得短路行为：

unsigned int bitwise_logical_or(unsigned int p, unsigned int q) {
   return (p | (q & ((p != 0) - 1))); 
}

unsigned int numerical_logical_or(unsigned int p, unsigned int q) {
   return p + (p == 0) * q;
}

正如其他答案中提到的，|| 运算符返回 true (0x01) 或 false (0x00)。

bitwise_logical_or 工作原理如下：

如果对整数 p 和 q 执行按位或运算，则仅当 p 为零时才会起作用。如果 p 不为零，则按位或将以不可预测的方式混合 p 和 q。如果 q 可以设置为零，如果 p 大于零，我们将得到我们想要的结果。因此，当 p 不为零时，我们希望在 q 和零之间执行按位和。诀窍是简单地测试 p == 0 将返回（8 位）0x00 或 0x01。我们需要它适当地返回 0xff 或 0x00。我们通过检查 p != 0 来实现这一点，这将在 p > 0 时返回 0x01，当 p == 0 时返回 0x00。减去 1，在 p > 0 的情况下，你得到 0x00（假）。当 p == 0 时，您已经有 0x00（全为零），没有可去处，所以整数回绕（下溢）并且您得到 0xff（全为 1）。