为什么按位运算符不像逻辑“与或”运算符那样聪明

Question

我注意到按位运算不如逻辑“与\或”运算聪明，我想知道为什么？

以下是一个示例：

// For the record
private bool getTrue(){return true;}
private bool getFalse(){return false;}

// Since a is true it wont enter getFalse.
bool a = getTrue() || getFalse(); 

// Since a is false it wont enter getTrue.
bool b = getFalse() && getTrue(); 

// Since b is false it wont enter getTrue.
b = b && getTrue();

然而，位运算符"|="和"&="并不那么智能：

bool a = getTrue();
a |= getFalse(); // a has no chance to get false but it still enters the function.

a = getFalse();
a &= getTrue(); // a has no chance to get true but still performs this operation.

我想知道为什么它们不以相同的逻辑方式工作。

- Amir Popovich

Answer 1

澄清一下:

当用于bool时，运算符&=和|=不是按位运算符 - 它们是逻辑运算符，但它们等同于x = x & y和x = x | y，它们不像&&和||那样短路。

从MSDN中得知:

&操作符在整数操作数上执行按位逻辑AND操作，在布尔操作数上执行逻辑AND操作。

设计人员可以实现||=和&&=，但由于它们只适用于布尔类型，所以价值不大。

- D Stanley

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在C#中，像2 & true这样的操作会发生什么？也就是说，当你正在评估的&具有int和bool操作数时。&被定义为两个int操作数或两个bool操作数，但不是一个int和一个bool，因此需要将其中一个操作数转换为bool或int以使它们匹配，对吗？那么，我的问题是：2 & true会变成int & int，即2 & 1，即0（如果转换为bool则为false），还是bool & bool，即true & true，即true在C#中？ - Apriori

@Apriori 2 & true 无法编译。在 C# 中，您不能将 bool 转换为 int 或反之。 - D Stanley

Answer 2

D Stanley的回答是正确的；你的错误在于认为应用于bool时&是“按位”的。最好将&和&&视为逻辑AND的急切和惰性版本。

现在有一个问题，你没有问，但实际上更有趣：

为什么第一次会有非短路版本的bool AND和OR？也就是说，为什么你会说exprX & exprY而不是exprX && exprY？

坏的理由是：表达式exprY可能具有你希望始终发生的副作用，而不管exprX的值如何。这是一个不好的理由，因为同时使用表达式的副作用和值是可疑的做法。

好的理由是：计算&可能比计算&&更快。

怎么可能呢？如果我们有时可以避免计算右侧，那么平均来说我们总能节省时间，对吗？

错了错了错了。生成的代码结构为：z = x && y

if x goto CONSEQUENCE
z = false
goto DONE
CONSEQUENCE: z = y
DONE: 

与仅计算 x & y 并将结果分配给 z 相比，这是很多指令，并且大型代码需要更长的时间从磁盘加载，更长的时间进行jit编译，并在处理器缓存中使用更多空间。

此外，这些指令包含一个条件分支和一个非条件分支，显著增加了JIT必须处理的基本块数。 （“基本块”是具有明确开始和结束的代码部分，如果没有异常，则执行基本块中的所有代码。）当它必须分析的基本块数过多时，JIT可能选择放弃某些优化。

最糟糕的是，任何条件分支都会给CPU提供机会，使其分支预测器做出错误的选择，在某些情况下可能会对性能产生严重影响。

现在，这并不是说您永远不应该为bools使用&&; 还没有程序的市场成功完全归因于使用这种微观优化。 我之所以指出这一点，只是因为并不完全清楚为什么在bools上应该有一个非短路逻辑运算符。

- Eric Lippert

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非常有趣，这是我过去一直想知道的事情！不过现在我很好奇为什么这个功能被列入“已实现”列表，而不是被搁置在“可有可无”的列表下。 - Ben Aaronson

@BenAaronson：首先，这是一个非常简单的功能；如果您已经有任何二进制运算符，添加一个不难。其次，在一个任意类都可以拥有用户定义的&运算符但bool没有一个的世界里，这将是奇怪的，不是吗？ - Eric Lippert

@EricLippert 感谢您的认可 - 现在如果您可以确认我的猜测，即实现 &&= 和 ||= 的价值不值得代价，那么我就可以退休了。 :) - D Stanley

@DStanley：有趣的是，当我写愚人节关于疯狂复合运算符的帖子时，我甚至没有想到包括&&=或||=。http://blogs.msdn.com/b/ericlippert/archive/2011/04/01/compound-assignment-part-two.aspx 这就是它们离我的思维有多远。 :-) - Eric Lippert

Answer 3

主要区别在于你是否使用 |/& 或者 ||/&&。后者是短路运算符（也就是所谓的“智能”），而前者则不是（这是处理布尔类型时这些运算符唯一的区别）。由于没有 &&= 或者 ||= 这样的运算符，因此你只会注意到 &= 和 |=，这两个符号并不是短路运算符。

我认为&=和|=是存在的，但&&=和||=不是因为前两者在数值类型中使用，而短路计算在这种情况下没有意义。

- Tim S.