为什么在C#中1 && 2是false？

Question

我对我的另一个问题感到沮丧。因此，我写了这个例子。

在C语言中，以下内容是正确的。参见演示

int main()
{
printf("%d", 1 && 2);
return 0;
}

输出：

1

在C#中，它是假的。为什么是假的？另外，我不明白为什么在这个例子中需要创建布尔运算符，而在我的另一个问题中不需要，但无论如何，为什么下面的代码是假的？对我来说没有意义。

顺便说一下，使下面的代码变为假的逻辑在这里描述。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyInt a=1, b=2;
            bool res=a && b;
            Console.WriteLine("result is {0}", res);
        }

        class MyInt
        {
            public int val;
            public static bool operator true(MyInt t) { return t.val != 0; }
            public static bool operator false(MyInt t) { return t.val == 0; }
            public static MyInt operator &(MyInt l, MyInt r) { return l.val & r.val; }
            public static MyInt operator |(MyInt l, MyInt r) { return l.val | r.val; }
            public static implicit operator MyInt(int v) { return new MyInt() { val = v }; }
            public static implicit operator bool(MyInt t) { return t.val != 0; }
        }
    }
}

- user34537

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如果你想使用C语言编写代码，那就用C语言。如果你想用C++语言编写代码，那就用C++语言。如果你想用C#语言编写代码，那就用C#语言。但是你不能认为这些语言是可以互换的。如果你按照所编写语言的规则编写代码，而不是按照其他语言的规则编写代码，那么你将会获得最大的成功。 - David Heffernan

常见约定应该始终优先于其他方面——如果1一直为真，0一直为假，那么做事方式不同的语言应该受到批评。我们这些可怜的人只能记住那么多，而且我们会犯错误，所以改变约定只会使错误更加可能发生。 - gbjbaanb

@gbjbaanb：确切地说，如果它要改变，至少告诉我们背后的原因，这样我们就可以利用它为什么会改变。这就是我一直在尝试询问的（三次。几乎没有人明白）。这（为什么）就是我喜欢CodeInChaos在另一个问题中的回答的原因https://dev59.com/RlTTa4cB1Zd3GeqPw-2r#5203892。 - user34537

@acidzombie24：当你学习一门新语言时，建议先阅读该语言的规范说明。我并不是要泼冷水……这是一个严肃的建议。语言会随着时间的推移而演变，了解你已经掌握的知识和正在学习的知识之间的区别非常重要。 - Eric J.

@Eric J.：我读过泛型、getter、setter、this[T t]、显式/隐式转换的工作原理，因为它与C++中的operator T()不同。然而，我没有研究过for循环或者'|'是如何工作的，因为每种语言都有它们，并且它们都是相同的。但是，我从来没有想到||会有所不同，直到现在才看到了不同之处。它做得很好，让我相信它是相同的。我不认为你建议我应该阅读每种语言中函数调用的工作原理吧？（但我知道命名参数，但那是自从我开始使用的版本以来新出现的）。或者赋值运算符呢？ - user34537

Answer 1

在C语言中没有bool类型。通常认为0是false，!= 0是true。if语句以此方式处理条件表达式结果。

在C++中，引入了bool类型，但它与旧规则兼容，0作为false，false作为0，并且int和bool之间存在隐式转换。

在C#中，情况并非如此：有bool和int类型，它们不能相互转换。这就是C#标准所说的。所以，当你试图重新实现bool和int的兼容性时，你犯了一个错误。你使用&&，这是逻辑运算符，但在C#中你不能重载它，只能用按位运算符&，其实现方式是按位的。1 & 2 == 0 == false！就是这样！

你甚至不应该重载按位运算符，为了保持兼容性，你只需保留operator true和false。

这段代码可以按你的期望工作：

class Programx
{
    static void Main(string[] args)
    {
        MyInt a = 1, b = 2;
        bool res = a && b;
        Console.WriteLine("result is {0}", res);
    }

    class MyInt
    {
        public int val;
        public static bool operator true(MyInt t)
        {
            return t.val != 0;
        }
        public static bool operator false(MyInt t)
        {
            return t.val == 0;
        }
        public static implicit operator MyInt(int v)
        {
            return new MyInt() { val = v };
        }
        public static implicit operator bool(MyInt t)
        {
            return t.val != 0;
        }
    }
}

结果为真

- Andrey

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在C语言中，直到1999年才出现了bool类型。 - Mike Seymour

@acidzombie24 那个答案很棒。 - Andrey

即使在今天，处理器仍然使用这些指令。将bool与int分开的抽象不会影响性能，但可以使语言更加清晰。就像对于处理器来说，指针和整数之间没有区别一样。但在语言中将它们分开仍然是有意义的。通常情况下，如果你对某件事情太熟悉了，你就会对其他选择视而不见，即使这个选择更好。不幸的是，这种情况经常发生在我们身上，比我们想象的要多。 - CodesInChaos

你不会在运行时浪费任何周期。而同一时代的 Pascal 编译器也具有这个精确特性。 - CodesInChaos

@dmckee：我想知道是否有/曾经有过任何机器，如果结果非零，则具有a && b和a || b始终返回1将比在早期退出情况下返回a的值以及否则返回b的值更快？除了在许多情况下更有帮助之外，我知道许多机器都会采用后一种语义。 - supercat

Answer 2

你的operator&和operator|实现是错误的。 当应用于整数类型时，这些二元运算符具有按位含义，而当应用于布尔类型或具有自己的&和|运算符的类时，它们具有逻辑AND和OR语义（是&&和||非短路的近亲）。 正确的实现如下所示：

operator &(MyInt l, MyInt r) {return l.val != 0 && r.val != 0);}
operator |(MyInt l, MyInt r) {return l.val != 0 || r.val != 0);}

- Jollymorphic

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为什么会这样呢？！？！ - user34537

@acidzombie24：恐怕我不理解你所说的区别。当&和|作为用户定义的类运算符得到支持时，它们将同时支持非短路逻辑(即布尔)操作和短路逻辑(即布尔)操作&&和||。它们不用于支持按位(即二进制数学)运算。 - Jollymorphic

你的代码是错误的，因为你混淆了位运算符和逻辑运算符。 - Andrey

@acid && 在任何合理类型上都不是一个短路位运算符。你问题的核心在于误解了在C#中 & 的意思是按位 and。事实上，它表示非短路的and。 - CodesInChaos

你的类型问题不在于&的实现不正确，而是true和false的实现不正确。这些运算符不应该存在于非逻辑类型中。请参考我对你以前问题的回答，了解为什么C#中设计这些运算符。 - CodesInChaos

Answer 3

我会尽力让这个问题简单化，因为我认为有些人把它复杂化了。

var x = 1 & 2;
// behind the scenes: 0001 AND 0010 = 0000
Console.Write(x); // 0, as shown above

在C#中，整数不能用作布尔值。以下代码的结果：

if (1 && 2) // compile error
var x = 1 && 2; // compile error

在C#中，为什么不能使用整数作为布尔值并没有意义，因为类型系统不允许这样做。如果你实现自己的整数类，可以提供从该类型到布尔值的隐式转换，但是int类型不会这样做。在重载时还需要进行选择：您想要按位操作行为还是逻辑行为？两者都无法兼得。

一些语言允许使用0、""和[]作为“falsey”值，但C#不支持。如果你正在进行布尔逻辑运算，请使用bool类型。如果其他方法都失败了，在int上调用Convert.ToBoolean将返回所有非零值的true值。

- Josh Smeaton

Answer 4

public static MyInt operator &(MyInt l, MyInt r) { return l.val & r.val; }

如果我正确阅读了链接的文章，res = a && b 将会被“展开”为：

MyInt.false(a) ? a : MyInt.&(a, b)

MyInt.false(a) 是 false，因此计算结果为：

MyInt.&(a, b)

扩展为：

a.val & b.val

(1 & 2) == 0，因此false。

- Mat

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是的，我从一开始就知道这个，这就是为什么我问了另一个问题。我的问题是为什么它会这样！？ - user34537

@acidzombie24 为什么不呢？想象一下，你从 Pascal 到 C/C++ ，你是从 #define Begin { #define End } 开始的吗？还是你会阅读语言参考并使用新规则呢？ - Nick Martyshchenko

@Mat：事实是bool 1为真，bool 2也为真，但1&&2却不是。 - user34537

@Nick：如果&&是逻辑运算符而不是布尔运算符，那么为什么还要短路它呢？如果它应该像C语言一样（因为很多语法都相似），为什么还要有&&或者让它不像C语言一样是布尔运算符。如果它应该执行逻辑与操作，我就不明白它的用途了。 - user34537

@acidzombie24，我不知道还有什么其他好的解释可以补充。我真的很惊讶你作为一个C++背景的人会问这个问题:(我是从ASM/C/C++背景转到C#的，并始终记住这里的Minimal / Short-circuit evaluation - http://en.wikipedia.org/wiki/Minimal_evaluation。你读过这篇文章吗？你读过https://dev59.com/InI-5IYBdhLWcg3wipBk吗？ - Nick Martyshchenko