为什么在多重AND OR的If语句中添加括号会导致不同的结果？

Question

我有一个简单的程序，其中包含1个AND运算符和多个OR运算符，如下所示：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    bool a = true;
    bool b = true;
    bool c = true;
    bool d = true;

    if (!a && b || c || d)
        cout << "run";
    else
        cout << "pass";

    return 0;
}

我期望程序将会输出pass，因为我将a声明为true。但是，如果你运行该程序，它将输出：run

如果我更改if语句的行并添加括号

if (!a && (b || c || d))
        cout << "run";
    else
        cout << "pass";

它将会产生期望的输出pass。为什么会这样工作呢？

- gameon67

Answer 1

这是因为逻辑与运算符（&&）比逻辑或运算符（||）具有更高的优先级，而逻辑非运算符（!）的优先级是三者中最高的。

这意味着表达式 !a && b || c || d 被分组为 ((((!a) && b) || c) || d)。从内向外工作：

- !a 为 false -> (((false && b) || c) || d) - false && b 为 false -> ((false || c) || d) - false || c 为 true -> (true || d) - true || d 为 true -> true 因此整个表达式计算结果为 true。

- Miles Budnek

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哎呀，好久没看优先级表了，我忘记了 && 和 || 的优先级是一样的。感谢详细的解释。 - gameon67

@gameon67 即使它们具有相同的优先级，它们仍将从左到右进行评估，因此您的结果将保持不变。 - Michael Kolber

是的，我做了可怕的假设，我认为如果第一个AND操作返回false，那么它会立即中断if语句。 - gameon67

Answer 2

运算符优先级指的是，如您所见在这里：https://en.cppreference.com/w/cpp/language/operator_precedence，表示 && 将会在 || 之前被计算。

- robthebloke

Answer 3

在C++（以及大多数其他编程语言）中，&&运算符比||运算符具有更高的优先级。因此，您的代码的第一个版本实际上执行的时候就像是您写的这样：

if ((!a && b) || c || d)  // if (false || true || true)
    cout << "run";
else
    cout << "pass";

当然，if语句会通过检验，因为在开始时c 和 d 都被设置为true。

- Tim Biegeleisen

Answer 4

Tim和Miles都有正确的答案，你应该接受其中之一。

我也想在这里解释一个编程概念，如果你计划以后从事编程工作，这个概念非常重要。

理解运算符优先级非常重要，但当代码出现问题时，你可能不想尝试手动检查所有代码。因此，在编写代码时非常明确是很有帮助的。与其像你所写的那样，我会做出类似于下面的写法：

bool should_run(bool a, bool b, bool c, bool d) {
  if( ! a ) {
    return true;
  }
  return b || c || d;
}

if( should_run(a, b, c, d)) {
  cout << "run";
} else {
  cout << "pass";
} 

需要写更长时间吗？是的。需要读更长时间吗？也许。需要更长时间理解你在做什么吗？绝对不需要，特别是两个月后当你试图调试一个棘手的条件时，你不记得为什么有那么长的逻辑字符串。

加上注释会更好：

// returns true if the conditions are right to run,
// otherwise, return false to indicate a pass.
bool should_run(bool a, bool b, bool c, bool d) {
  // if coach said we don't run, then we pass!
  if( ! a ) {
    return true;
  } // coach said pass.

  // if the tight end, halfback, or running back are ready, then run.
  // if all three are not ready, then I guess we're passing.
  return b || c || d;
}

if( should_run(a, b, c, d)) {
  cout << "run";
} else {
  cout << "pass";
} 

对于那些会抱怨执行效率的人：编译器可以通过内联来进行大部分优化。如果不能，我建议“先让它能运行，等到发现问题时再考虑如何让它更快”。毕竟，“过早的优化是程序设计中所有恶之根源（或者至少是大部分）”。

- PaulProgrammer

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这个简单的逻辑看起来有些过度，但实际上这是一个非常重要的技巧，对于初学者来说非常有用，可以帮助他们成为专业程序员。 - gameon67

同意 @gameon67 -- 但如果你习惯于过度设计，那么复杂的逻辑就变得简单了。 - PaulProgrammer

Answer 5

操作具有优先级，具有相同优先级值的操作将从左到右依次执行。

- Shreyas Khadke