2.2.8 按位逻辑表达式、逻辑表达式

按位逻辑表达式

按位逻辑表达式有三种：按位与、按位或和按位异或。

按位与

• 按位与表达式 & 相等表达式
• 相等表达式

按位异或

• 按位异或表达式 ^ 按位与表达式
• 按位与表达式

按位或

• 按位或表达式 | 按位异或表达式
• 按位异或表达式

按位逻辑表达式的计算

按位逻辑表达式的计算是将 &、^、| 左右两边的值按每一位(bit)分别进行逻辑运算的结果。

计算结果的第N位满足：

• 按位与：两个操作数的第N位都为1时，结果为1，否则为0。
• 按位或：两个操作数的第N位都为0时，结果为0，否则为1。
• 按位异或：两个操作数的第N位相同时，结果为0，否则为1。

例如：

42 & 24 // 值为 8
42 | 24 // 值为 58
42 ^ 24 // 值为 50

42 的二进制表示是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1010，24 的二进制表示是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1000，按位与的结果是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000，转换为十进制就是 8。

按位逻辑表达式会进行整数提升。例如：

true & 2 // 值为 2
'a' | 2 // 值为 99

逻辑表达式

逻辑表达式有两种：逻辑与和逻辑或。

逻辑与

• 逻辑与表达式 && 按位或表达式
• 按位或表达式

逻辑或

• 逻辑或表达式 || 逻辑与表达式
• 逻辑与表达式

逻辑表达式的计算

逻辑表达式的计算是将 &&、|| 左右两边的值按照逻辑运算的结果。这会将左右两边的值转换为 bool 类型，然后进行逻辑运算。

其中：

• 逻辑与的结果是两个值都为 true 时结果为 true，否则为 false。
• 逻辑或的结果是两个值都为 false 时结果为 false，否则为 true。

例如：

true && false // 值为 false
true || false // 值为 true

注意，逻辑表达式是短路的。例如：

false && a

这个表达式的值一定是 false，因为逻辑与的左边是 false。此时，C++规定不会计算右边a的值，直接返回 false。类似的，如：

true || a

这个表达式的值一定是 true，因为逻辑或的左边是 true。此时，C++规定不会计算右边a的值，直接返回 true。

在之后，当我们了解到表达式的副作用时，我们会进一步讨论逻辑表达式的短路。

逻辑表达式的计算顺序

读者可以发现，从关系表达式到逻辑表达式，有着一层一层严格的组合关系。

例如：

a || b && c > 0 || d < 0

这个表达式被唯一解释为如下图的计算过程：

graph TB
    a
    b
    c
    c-->cc0["c > 0"]
    z1[0]-->cc0
    b-->abc0["b && c > 0"]
    cc0-->abc0

    d-->od[d < 0]
    z2[0]-->od

    a-->abc1["a || b && c > 0"]
    abc0-->abc1

    abc1-->abc2["a || b && c > 0 || d < 0"]
    od-->abc2

现在正看着这个文档的人可能会觉得这个计算顺序很明显。但是在开发的时候，每写一个表达式都要考虑计算顺序，是一件非常繁琐且降低效率的事情。

与其把时间消耗在反复训练以熟练掌握这个计算顺序，不如把时间消耗在提高代码质量上。在实际开发中，我们可以多用()括号，将复杂的组合表达式变为基本表达式。这样，不仅解决了计算顺序的问题，还可以提高代码的可读性。

例如，上面的表达式可以写成：

a || (b && (c > 0)) || (d < 0)

这样计算顺序就变得非常明显了。