4.3. Логические операторы и операторы отношения
Операторам отношения передают операторы арифметического типа или типа указателя, а логическим операторам — операнды любого типа, допускающего преобразование в тип bool. Все они возвращают значение типа bool. Арифметические операнды и указатели со значением нуль рассматриваются как значение false, а все другие как значение true. Операнды для этих операторов являются r-значениями, а результат — r-значение.
Таблица 4.2. Логические операторы и операторы отношения
Порядок Оператор Действие Применение Правосторонний ! Логическое NOT !выражение Левосторонний < Меньше выражение < выражение Левосторонний <= Меньше или равно выражение <= выражение Левосторонний > Больше выражение > выражение Левосторонний >= Больше или равно выражение >= выражение Левосторонний == Равно выражение == выражение Левосторонний != Не равно выражение != выражение Левосторонний && Логическое AND выражение && выражение Левосторонний || Логическое OR выражение || выражениеОператоры логического AND и OR
Общим результатом оператора логического AND (&&) является true, если и только если оба его операнда рассматриваются как true. Оператор логического OR (||) возвращает значение true, если любой из его операндов рассматривается как true.
Операторы логического AND и OR всегда обрабатывают свой левый операнд перед правым. Кроме того, правый операнд обрабатывается, если и только если левый операнд не определил результат. Эта стратегия известна как вычисление по сокращенной схеме (short-circuit evaluation).
• Правая сторона оператора && вычисляется, если и только если левая сторона истинна.
• Правая сторона оператора || вычисляется, если и только если левая сторона ложна.
Оператор логического AND использовался в некоторых из программ главы 3. Эти программы использовали левый операнд для проверки, безопасно ли выполнять правый операнд. Например, условие цикла for в разд 3.2.3: сначала проверялось, что index не достиг конца строки:
index != s.size() && ! isspace(s[index])
Это гарантировало, что правый операнд не будет выполнен, если индекс уже вышел из диапазона.
Рассмотрим пример применения оператора логического OR. Предположим, что в векторе строк имеется некоторый текст, который необходимо вывести, добавляя символ новой строки после каждой пустой строки или после строки, завершающейся точкой. Для отображения каждого элемента используем серийный оператор for (раздел 3.2.3):
// обратите внимание, s - ссылка на константу; элементы не копируются и
// не могут быть изменены
for (const auto &s : text) { // для каждого элемента text
cout << s; // вывести текущий элемент
// пустые строки и строки, завершающиеся точкой, требуют новой строки
if (s.empty() || s[s.size() - 1] == '.')
cout << endl;
else
cout << " "; // в противном случае отделить пробелом
}
После вывода текущего элемента выясняется, есть ли необходимость выводить новую строку. Условие оператора if сначала проверяет, не пуста ли строка s. Если это так, то необходимо вывести новую строку независимо от значения правого операнда. Только если строка не пуста, обрабатывается второе выражение, которое проверяет, не заканчивается ли строка точкой. Это выражение полагается на вычисление по сокращенной схеме оператора ||, гарантирующего индексирование строки s, только если она не пуста.
Следует заметить, что переменная s объявлена как ссылка на константу (см. раздел 2.5.2). Элементами вектора text являются строки, и они могут быть очень большими, а использование ссылки позволяет избежать их копирования. Поскольку запись в элементы не нужна, объявляем s ссылкой на константу.
Оператор логического NOT
Оператор логического NOT (!) возвращает инверсию исходного значения своего операнда. Этот оператор уже использовался в разделе 3.2.2. В следующем примере подразумевается, что vec — это вектор целых чисел, для проверки наличия значений в элементах которого используется оператор логического NOT для значения, возвращенного функцией empty().
// отобразить первый элемент вектора vec, если он есть
if (!vec.empty())
cout << vec[0];
Подвыражение !vec.empty() возвращает значение true, если вызов функции empty() возвращает значение false.
Операторы отношения
Операторы отношения (<, <=, >, <=) имеют свой обычный смысл и возвращают значение типа bool. Эти операторы имеют левосторонний порядок.
Поскольку операторы отношения возвращают логическое значение, их сцепление может дать удивительный результат:
// Упс! это условие сравнивает k с результатом сравнения i < j
if (i < j < k) // true, если k больше 1!
Условие группирует i и j в первый оператор <. Результат этого выражения (типа bool) является левым операндом второго оператора <. Таким образом, переменная k сравнивается с результатом (true или false) первого оператора сравнения! Для реализации той проверки, которая и предполагалась, выражение нужно переписать следующим образом:
// условие истинно, если i меньше, чем j, и j меньше, чем k
if (i < j && j < k) { /* ... */ }
Проверка равенства и логические литералы
Если необходимо проверить истинность арифметического значения или объекта указателя, то самый простой способ подразумевает использование этого значения как условия.
if (val) { /* ... */ } // true, если val - любое не нулевое значение
if (!val) { /* ... */ } // true, если val - нуль
В обоих условиях компилятор преобразовывает val в тип bool. Первое условие истинно, пока значение переменной val отлично от нуля; второе истинно, если val — нуль.
Казалось бы, условие можно переписать так:
if (val == true) { /* ... */ } // true, только если val равно 1!
У этого подхода две проблемы. Прежде всего, он длинней и менее непосредствен, чем предыдущий код (хотя по общему признанию в начале изучения языка С++ этот код понятней). Но важней всего то, что если тип переменной val отличен от bool, то это сравнение работает не так, как ожидалось.
Если переменная val имеет тип, отличный от bool, то перед применением оператора == значение true преобразуется в тип переменной val. Таким образом, получается код, аналогичный следующему:
if (val == 1) { /*...*/ }
Как уже упоминалось, при преобразовании значения типа bool в другой арифметический тип false преобразуется в 0, a true — в 1 (см. раздел 2.1.2). Если бы нужно было действительно сравнить значение переменной val со значением 1, то условие так и следовало бы написать.
Использование логических литералов true и false в качестве операндов сравнения — обычно плохая идея. Эти литералы следует использовать только для сравнения с объектами типа bool.
Упражнения раздела 4.3
Упражнение 4.8. Объясните, когда обрабатываются операнды операторов логического AND, логического OR и оператора равенства.
Упражнение 4.9. Объясните поведение следующего условия оператора if:
const char *cp = "Hello World";
if (cp && *cp)
Упражнение 4.10. Напишите условие цикла while, который читал бы целые числа со стандартного устройства ввода, пока во вводе не встретится значение 42.
Упражнение 4.11. Напишите выражение, проверяющее четыре значения а, b, с и d и являющееся истинным, если значение а больше b, которое больше c, которое больше d.
Упражнение 4.12. С учетом того, что i, j и k имеют тип int, объясните значение выражения i != j < k.
Более 800 000 книг и аудиокниг! 📚
Получи 2 месяца Литрес Подписки в подарок и наслаждайся неограниченным чтением
ПОЛУЧИТЬ ПОДАРОК