&& 和 & 与 bool(s) 之间有什么区别吗？答案

【问题标题】：Is there any difference between && and & with bool(s)?&& 和 & 与 bool(s) 之间有什么区别吗？
【发布时间】：2011-07-05 02:24:46
【问题描述】：

在 C++ 中，在 bool(s) 之间执行 &&（逻辑）和 &（按位）之间有什么区别吗？

bool val1 = foo();
bool val2 = bar();

bool case1 = val1 & val2;
bool case2 = val1 && val2;

case1 和 case2 是否相同，或者如果不同，它们究竟有什么不同？为什么要选择一个而不是另一个？按位和布尔值可移植吗？

【问题讨论】：

除了编写清晰的代码外，转换 boolint 可能是一个性能问题。
我认为 case1 和 case2 的值相同，并且 bools 的按位与是可移植的。
只是为了了解更多信息，实现定义的运算符之一（根据 K&R 书）是有符号值的右移。
您的示例使它们相同。但是将它们称为foo() & bar() 和foo() && bar() 会产生不同的效果——在后一种情况下，如果 foo() 返回 false，bar()（可以在返回 bool 之上启动电梯）将永远不会执行。跨度>
相关：Boolean values as 8 bit in compilers. Are operations on them inefficient? re：一些实际编译器遗漏的优化，如 GCC、clang 和 MSVC。以及他们成功的案例。

标签： c++ bitwise-operators boolean logical-operators language-lawyer

【解决方案1】：

standard 保证 false 转换为 0，true 转换为 1 作为整数：

4.7 积分转换

...

如果目标类型是 bool，请参见 4.12。如果源类型为 bool，则值 false 转换为 0，值 true 转换为 1。

所以你给出的例子中的效果保证是一样的，是100%可移植的。

对于您给出的情况，任何体面的编译器都可能生成相同的（最佳）代码。

但是，对于布尔表达式expr1 和expr2，通常expr1 && expr2 与expr1 & expr2 相同是不正确的，因为&& 执行“短路”评估。也就是说，如果expr1 计算为false，则expr2 甚至不会被计算。这会影响性能（如果expr2 很复杂）和行为（如果expr2 有副作用）。（但请注意，& 表单如果避免条件分支实际上可以更快......出于性能原因玩弄这类事情几乎总是一个坏主意。）

因此，对于您给出的具体示例，您将值加载到局部变量中然后对其进行操作，行为是相同的，性能很可能是。

在我看来，除非您特别依赖“短路”行为，否则您应该选择最清楚表达您的意图的表述。因此，使用&& 进行逻辑与，使用& 进行位旋转AND，任何有经验的C++ 程序员都会发现你的代码很容易理解。

【讨论】：

你的论点适用吗？到 |与 ||谢谢。
@PatrickT：是的，出于同样的原因。（“OR”和“AND”是对偶运算；也就是说，如果将“OR”与“AND”交换，将“false”与“true”交换，则所有等式仍然成立。换句话说，OR和AND实际上是相同的操作，只是生活在正逻辑和负逻辑的世界中。它们在 C/C++ 中的实现尊重这种相似性，这被称为“德摩根定律”。）

【解决方案2】：

使用逻辑和&& 时，如果左侧表达式为假，则不会计算右侧表达式。

很多 C/C++/C# 代码都依赖于此，例如：if (p != null && p->Foo())。

对于您的示例，我将使用 case2（逻辑与）。仅在处理位标志等时使用按位。

但是，如果 foo() 和 bar() 只返回 bool(0, 1) 那么 case1 和 case2 是一样的。

【讨论】：

【解决方案3】：

有一个区别（嗯，两个），虽然你不会在你的例子中看到它。

"&" 执行按位“与”运算，即0x1 & 0x1 = 0x1，但0x1 & 0x2 = 0x0。 OTOH，“&&”是一个布尔/逻辑“AND”，意味着它将任何非零值视为 TRUE，因此0x1 && 0x1 = TRUE（通常表示为 -1，即全为 [或者它可能表示为 1在 C++ 中，我忘记了])，而 0x1 && 0x2 = TRUE 也是如此。

此外，“&&”是短路的，这意味着如果第一个操作数为 FALSE，则不会计算第二个操作数。所以，虽然FALSE & null_pointer->booleanField ==> null pointer exception，FALSE && null_pointer->booleanField = FALSE。

在某些情况下使用按位运算可能会有轻微的性能优势，但通常在评估布尔值时应该使用双精度形式，这样您的代码就独立于布尔值 TRUE 和 FALSE 的精确表示。

【讨论】：

是否存在值为 0x2 的布尔值或者标准禁止的值（甚至是无意义的问题）？
C/C++ 标准规定 true 的整数值为 1。但是，例如，如果您调用返回布尔值的方法，则始终存在实现它的人没有阅读的危险标准。
我刚刚在野外遇到了0x1 & 0x2 = 0x0 案例。我有一个函数 funct1() 应该返回 true，但实际上没有 return 语句。不知道为什么这没有产生编译器错误，但它实际上返回了一个未定义的整数转换为布尔值。因此，当我执行bool ok = funct1(); ok &= funct2(); 时，我得到了不正确的结果，因为 ok 在监视窗口中的第一个语句之后似乎为真，但实际上是一个偶数，当第二个语句中的实际“真”按位与运算时变为假.

【解决方案4】：

在算法上没有区别，但是使用 && 可以让您“短路”检查。也就是说，要判断 case2，如果 val1 为假，那么编译后的代码没有理由检查 val2 的值以确定答案，而 case1 需要进行实际的 AND。

实际上，一个好的编译器会识别这一点并生成相同的代码......这取决于你的编译器有多好。

【讨论】：

【解决方案5】：

"&&" 是一个“条件逻辑“与” 仅当第一个表达式为 TRUE 时才计算第二个表达式

"&" 是一个“非条件逻辑与”

更多 “&”是一个“位”运算符，这意味着它在位级别上运行。

这个例子可以让你更好地理解。

4 = 00000100  // 'four' bit set
5 = 00000101  // 'four' bit and 'one' bit set

00000100 (4) & // AND: only keep bits set in both
00000101 (5)
--------
00000100 (4)

00000100 (4) | // OR: keep bits set in either
00000101 (5)
--------
00000101 (5)

00000100 (4) ^ //  EXCLUSIVE OR: keep bits only set in one but not the other
00000101 (5)
--------
00000001 (1)

【讨论】：

【解决方案6】：

逻辑运算符 && 和 ||在评估两个表达式以获得单个关系结果时使用。运算符 && 对应于布尔逻辑运算 AND。如果两个操作数都为真，则此运算结果为真，否则为假。

运算符 ||对应于布尔逻辑运算 OR。如果两个操作数中的任何一个为真，则此操作结果为真，因此只有当两个操作数本身都为假时才为假。

【讨论】：

【解决方案7】：

int a = 0, b = 10;

if(a == 1 && (b/a) == 0) cout << "This is okay\n"; // the 2nd expression is never checked as the first one is false

cout << "Bingo\n";

if(a == 1 & (b/a) == 0) cout << "This is not okay\n"; // program crashes here trying to divide by zero

cout << "Bingo\n"; // this will never get printed

【讨论】：

虽然此代码可能会回答问题，但提供有关此代码为何和/或如何回答问题的额外上下文可提高其长期价值。