为什么带逗号的三元运算符在真实情况下只计算一个表达式？

Question

我目前正在通过《C++ Primer》这本书学习 C++，书中的练习之一是：

解释以下表达式的作用：someValue ? ++x, ++y : --x, --y

我们知道什么？我们知道三元运算符的优先级高于逗号运算符。对于二元运算符，这很容易理解，但是对于三元运算符，我有点挣扎。使用二元运算符“具有更高优先级”意味着我们可以在具有更高优先级的表达式周围使用括号，并且不会改变执行。

对于三元运算符，我会这样做：

(someValue ? ++x, ++y : --x, --y)

有效地产生相同的代码，这无助于我理解编译器将如何对代码进行分组。

但是，通过使用 C++ 编译器进行测试，我知道表达式可以编译，但我不知道 : 运算符本身可以代表什么。所以编译器似乎正确地解释了三元运算符。

然后我以两种方式执行程序：

#include <iostream>

int main()
{
    bool someValue = true;
    int x = 10, y = 10;

    someValue ? ++x, ++y : --x, --y;

    std::cout << x << " " << y << std::endl;
    return 0;
}

结果：

11 10

另一方面，someValue = false 会打印：

9 9

为什么 C++ 编译器生成的代码对于三元运算符的真分支仅递增 x，而对于三元运算符的假分支，它会同时递减 x 和 y？

我什至像这样在真分支周围加上括号：

someValue ? (++x, ++y) : --x, --y;

但它仍然会导致11 10。

Answer 1

正如@Rakete 在他们出色的回答中所说，这很棘手。我想补充一点。

三元运算符必须具有以下形式：

逻辑或表达式 ? 表达式 : 赋值表达式

所以我们有以下映射：

• someValue : 逻辑或表达式
• ++x, ++y : 表达式
• ？？？ 赋值表达式是--x, --y还是只有--x？

其实只有--x，因为一个赋值表达式不能被解析为两个用逗号隔开的表达式（根据C++的语法规则），所以--x, --y不能被当作赋值表达式。

这导致三元（条件）表达式部分如下所示：

someValue?++x,++y:--x

为了便于阅读，考虑将++x,++y 计算为as-if 括号中的(++x,++y)； ? 和 : 之间包含的任何内容都将在条件之后进行排序。 （我将在帖子的其余部分用括号括起来）。

并按此顺序评估：

1. someValue?
2. (++x,++y) 或 --x（取决于 boolresult of 1。）

这个表达式然后被视为逗号运算符的左子表达式，右子表达式为--y，如下所示：

(someValue?(++x,++y):--x), --y;

这意味着左侧是一个丢弃值表达式，意味着它肯定被评估，但是我们评估右侧并返回它。

那么当someValue 是true 时会发生什么？

1. (someValue?(++x,++y):--x) 执行并将 x 和 y 递增为 11 和 11
2. 左表达式被丢弃（尽管增量的副作用仍然存在）
3. 我们评估逗号运算符的右侧：--y，然后将y 递减回10

要“修复”该行为，您可以用括号将--x, --y 分组以将其转换为主表达式，它是一个有效的赋值条目-表达式*:

someValue?++x,++y:(--x, --y);

---

*这是一个相当有趣的长链，将 assignment-expression 连接回主表达式：

赋值表达式 ---（可以包括）--> 条件表达式 --> 逻辑或表达式 - -> 逻辑和表达式 --> 包含或表达式 --> 排除或表达式 --> 和表达式 --> 等式表达式 --> 关系表达式 --> 移位表达式 --> additive-expression --> multiplicative-expression --> pm-expression --> cast-expression -- > 一元表达式 --> 后缀表达式 --> 主表达式

Answer 2

哇，这很棘手。

编译器将您的表达式视为：

(someValue ? (++x, ++y) : --x), --y;

三元运算符需要:，在那种情况下它不能独立存在，但在它之后，逗号没有理由应该属于错误的情况。

现在，为什么要获得该输出可能更有意义。如果someValue 为真，则++x、++y 和--y 会被执行，这不会有效地改变y，而是在x 上加一。

如果someValue 为假，则执行--x 和--y，将它们都减一。

Answer 3

为什么 C++ 编译器会为三元运算符的真分支生成只增加 x 的代码

你误解了发生的事情。真正的分支增加x 和y。但是，y 之后会立即无条件地递减。

这是如何发生的：因为the conditional operator has higher precedence than comma operator in C++，编译器解析表达式如下：

   (someValue ? ++x, ++y : --x), (--y);
// ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^  ^^^^^

注意逗号后面的“孤立”--y。这就是导致递减最初递增的y 的原因。

我什至像这样在真分支周围加上括号：

someValue ? (++x, ++y) : --x, --y;

你在正确的道路上，但是你用括号括了一个错误的分支：你可以通过用括号括起来 else-branch 来解决这个问题，如下所示：

someValue ? ++x, ++y : (--x, --y);

Demo (prints 11 11)

Answer 4

您的问题是三元表达式实际上并没有比逗号更高的优先级。事实上，C++ 并不能简单地通过优先级来准确描述——而正是三元运算符和逗号之间的交互导致了它的崩溃。

a ? b++, c++ : d++

被视为：

a ? (b++, c++) : d++

（逗号表现得好像它具有更高的优先级）。另一方面，

a ? b++ : c++, d++

被视为：

(a ? b++ : c++), d++

三元运算符的优先级更高。

Answer 5

答案中被忽略的一点（尽管涉及 cmets）是条件运算符总是在实际代码中使用（设计意图？）作为将两个值之一分配给变量的快捷方式。

所以，更大的上下文是：

whatIreallyWanted = someValue ? ++x, ++y : --x, --y;

表面上看起来很荒谬，所以罪行是多方面的：

• 该语言允许在作业中产生荒谬的副作用。
• 编译器没有警告您您正在做奇怪的事情。
• 这本书似乎专注于“技巧”问题。只能希望后面的答案是“这个表达式的作用是依赖于人为示例中的奇怪边缘情况，从而产生没有人预料到的副作用。永远不要这样做。”