为什么位运算符 & 没有短路？

Question

我们都知道逻辑运算符&&如果左操作数为false，则会短路，因为我们知道如果一个操作数是false，那么结果也是false。

为什么按位运算符&没有短路呢？如果左操作数为0，那么我们知道结果也是0。我测试过的每种语言（C、Javascript、C#）都会在第一个操作数之后继续评估两个操作数。

让&运算符短路有什么坏处吗？如果没有，为什么大多数语言不让它短路呢？这似乎是一个显而易见的优化。

- Peter Olson

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一个原因是为了允许函数调用的副作用。 - Willem van Rumpt

由于位运算符通常用于对整数操作的位运算（并且通常对应于单个机器指令），因此引入附加条件来检查罕见的0情况将不会起到优化作用。为什么乘法不在0时短路？因为它是一种简单的算术运算，对应于单个机器指令，并且没有人会检查每个乘法运算是否有0操作数。 - Christian Rau

如果左操作数为0xFFFFFFFF，位运算符|可能会进行短路。 - Peter Olson

Answer 1

我猜这是因为源语言中的按位 and 通常会被直接转换为处理器执行的按位 and 指令。这反过来又是通过硬件中适当数量的 and 门实现的。

在大多数情况下，我不认为这会对任何优化产生太大影响。评估第二个操作数通常代价更低，而不是测试是否应该对其进行评估。

- Jerry Coffin

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如果第二个操作数涉及到昂贵的计算，那将会有所裨益。 - Peter Olson

是的，只有当左操作数为0的情况非常罕见时才会发生这种情况。请记住，我们在这里讨论的是整数，整数值为0比布尔值“false”更为罕见（即使可能比其他数字更频繁出现）。 - Christian Rau

Answer 2

短路并不是优化设备，而是控制流设备。如果您未能短路 p != NULL && *p != 0，您将获得一个崩溃的程序，而不是稍微慢一点的程序。

这种类型的短路运算符对于按位运算符几乎没有意义，and 比普通的非短路运算符更昂贵。

- n. m.

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这个参数对我来说似乎是反过来的。短路可以被用作流程控制设备，因为它存在于优化中。如果 && 不进行短路，像这样的代码将永远不会被编写；它必须是两个单独的测试。然而，我同意位短路在实践中可能非常罕见，长期来看可能更昂贵。这完全取决于调用代码上下文中左操作数为 0 的可能性。 - Quinn Taylor

@QuinnTaylor 优化，根据定义只影响性能而不影响意义。这样的代码之所以被编写是因为自然而然地编写代码，并且其他替代方案很棘手。如果 && 不进行短路计算，那么该语言可能会逐渐消失并被不那么棘手的语言取代。 - n. m.

Answer 3

位运算通常非常快，如果进行检查会使操作时间增加一倍或更多，而短路逻辑运算符的收益潜力非常大。

- Ignacio Vazquez-Abrams

Answer 4

如果编译器必须对&的两个操作数进行检查，我猜在任何正常情况下它都会慢得多。

- Adriano Repetti

Answer 5

如果第一个操作数是0，*不会短路，原因相同--这将是一个晦涩的特例，并且为此添加特殊运行时测试将使所有乘法变慢。

当操作数不是常量时，短路比不短路更昂贵，因此除非程序员明确要求，否则不要进行短路。因此，您真正想要有清晰简单的规则来确定何时发生短路。

- Chris Dodd

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这一点一点都不明显。64位英特尔硬件指令可能在内部实现对零的检查。这就是为什么你不进行检查。 - undefined