为什么和何时三元运算符会返回一个左值？

Question

很长一段时间以来，我一直认为三目运算符始终会返回一个rvalue。但令我惊讶的是它并不是这样。在下面的代码中，我看不出 foo 的返回值和三目运算符的返回值之间有什么区别。

#include <iostream>
int g = 20 ;

int foo()
{
    return g ;
}

int main()
{
    int i= 2,j =10 ;

    foo()=10 ; // not Ok 
    ((i < 3) ? i : j) = 7; //Ok
    std::cout << i <<","<<j << "," <<g << std::endl ;
}

- Soulimane Mammar

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顺带一提，如果将int foo() 改为 int &foo()，那么 foo()=10; 也能够起作用。 - Blaze

三元运算符始终返回一个右值，令人惊讶的是它确实如此。您是否意味着“不会”，因为当两侧都是左值时，它可以返回左值。 - Jarod42

请参见 https://dev59.com/eXNA5IYBdhLWcg3wH6EW。正如在那里所指出的，您始终可以执行 *((i<3) ? &i : &j) = 7;，因此C++规则可以概括为“即使没有 *& 也仍然有效”。 - MSalters

在C语言中，条件运算符永远不会产生lvalue。但在C++中，有时会产生。这就是为什么人们应该避免使用“C/C++”这种说法的一个例子。像这样的微妙差别可能对任何特定问题都有影响。 - Brian Bi

Answer 1

i和j均为glvalue（详情请参见这个值类别的参考文献）。

如果您阅读此条件运算符参考文献，我们会得出以下结论：

4) 如果E2和E3是相同类型且相同值类别的glvalue，则结果具有相同的类型和值类别

因此(i < 3) ? i : j的结果是一个glvalue，可以进行赋值操作。

然而，我真的不建议像这样做任何事情。

- Some programmer dude

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@Someprogrammerdude - 你的第一条评论代表了lvalue概念的起源：可以出现在赋值符号左边的东西。虽然这个概念已经超越了那个范围，但名称仍然保持不变。 - David Hammen

@SoulimaneMammar 数组（例如字符串字面量）是棘手的lvalue。当它们的值被使用时，它们会隐式转换为第一个元素的指针（这称为衰减），而衰减的指针不是lvalue。这就是错误诊断的原因。然而，更一般地说，即使它们不是const，数组在语言中也不能被赋值。 - eerorika

使用哪个编译器？GNU C++对于"Hello"="World"的诊断是error: assignment of read-only location '"Hello"'，而LLVM的是error: read-only variable is not assignable。 - David Hammen

@SoulimaneMammar 字符串字面量是 const char 数组。它们会衰减为指向数组第一个元素的常量指针（常量指针，因为字符串字面量的位置也无法更改）。该指针的类型为 const char * const。由于指针是常量，您无法更改它，这意味着无法将其放在赋值语句的左侧。 - Some programmer dude

这的主要用途是初始化引用：int &i = b ? i1 : i2;。 - Simon Richter

Answer 2

这个规则在[expr.cond]详细说明。对于几种类型和值类别的组合，有许多分支。但最终，在默认情况下该表达式是一个prvalue。你的示例中情况由第5段覆盖：

如果第二个和第三个操作数是相同值类别的glvalues，并且具有相同的类型，则结果是该类型和值类别，并且如果第二个或第三个操作数是位字段或者两个都是位字段，则它是一个位字段。

由于“i”和“j”都是变量名，因此它们是类型为“int”的lvalue表达式。所以条件运算符产生了一个“int” lvalue。

- StoryTeller - Unslander Monica

Answer 3

三元条件运算符将生成一个左值，如果它的第二个和第三个操作数的类型是左值。您可以使用函数模板is_lvalue（以下）来查找操作数是否为左值，并在函数模板isTernaryAssignable中使用它来找出是否可以对其进行赋值。

一个简单的示例：

```c++ template constexpr bool is_lvalue(T&&) { return std::is_lvalue_reference::value; }

template constexpr bool isTernaryAssignable() { return is_lvalue(std::declval()) && is_lvalue(std::declval()); } ```

#include <iostream>
#include <type_traits>

template <typename T>
constexpr bool is_lvalue(T&&) {
  return std::is_lvalue_reference<T>{};
}

template <typename T, typename U>
bool isTernaryAssignable(T&& t, U&& u)
{
    return is_lvalue(std::forward<T>(t)) && is_lvalue(std::forward<U>(u));
}

int main(){
    int i= 2,j =10 ;

    ((i < 3) ? i : j) = 7; //Ok

    std::cout << std::boolalpha << isTernaryAssignable(i, j); std::cout << '\n';
    std::cout << std::boolalpha << isTernaryAssignable(i, 10); std::cout << '\n';
    std::cout << std::boolalpha << isTernaryAssignable(2, j); std::cout << '\n';
    std::cout << std::boolalpha << isTernaryAssignable(2, 10); std::cout << '\n';   
}

输出：

true
false
false
false

实时演示

注意: 传递给isTernaryAssignable的操作数应该不会经历衰减（例如，一个会衰减为指针的数组）。

- P.W

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现场演示可能需要一些时间才能加载，这可能有点令人困惑。如图所示，在C++17中，代码按预期工作。但是C++11的情况也是如此，可以查看修改后的版本。 - Wolf