为什么带逗号的三元运算符只在真值情况下计算一个表达式？

Question

为什么带逗号的三元运算符只在真值情况下计算一个表达式？

c++language-lawyeroperator-precedenceconditional-operator

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我正在使用C++ Primer这本书学习C++，其中的一个练习是：

解释以下表达式的含义：someValue ? ++x, ++y : --x, --y

我们知道，三目运算符的优先级高于逗号运算符。对于二元运算符，这相当容易理解，但对于三目运算符，我有些困惑。对于二元运算符，“优先级更高”意味着我们可以在具有更高优先级的表达式周围使用括号，并且它不会改变执行顺序。

对于三目运算符，我会这样做：

(someValue ? ++x, ++y : --x, --y)

实际上，这导致的代码效果相同，但这并没有帮助我理解编译器将如何分组代码。

然而，通过使用C++编译器进行测试，我知道该表达式可以编译，并且我不知道单独的:运算符代表什么。因此，编译器似乎正确解释了三元运算符。

然后我以两种方式执行了程序：

#include <iostream>

int main()
{
    bool someValue = true;
    int x = 10, y = 10;

    someValue ? ++x, ++y : --x, --y;

    std::cout << x << " " << y << std::endl;
    return 0;
}

结果为：

11 10

而另一方面，当someValue = false时，它会打印：

9 9

为什么C++编译器生成的代码在三元运算符的真分支中只增加 x，而在假分支中减少了 x 和 y？

我甚至已经在真分支周围加上括号，就像这样：

someValue ? (++x, ++y) : --x, --y;

但结果仍为11 10。

- aufziehvogel

5

"Precedence"只是C++中的一种 emergent phenomenon。直接查看语言语法并了解表达式的工作方式可能更简单。 - Kerrek SB

26

我们并不是非常关心原则。 :-) 你必须在这里问这个问题，表明代码永远不会通过你的同行程序员的代码审查。这使得对于这个实际上如何工作的知识变得不太有用。当然，除非你想参加“混淆C代码竞赛”。(http://www.ioccc.org/) - Bo Persson

5

没有这样的例子供未来的审核人员学习，他们就不会知道为什么要拒绝此产品。 - Alex Celeste

8

警钟应该已经在敲响了。同一语句中存在多个增量和减量操作（叮叮叮！）。你可以使用if-else条件语句，却使用了三目运算符（叮叮叮！）。等等，那些逗号是可怕的逗号运算符吗？（叮叮，叮叮，叮叮！）由于所有这些操作符，可能会有一些优先级问题。因此，我们永远无法使用它。那为什么要浪费时间去弄清楚它是否起作用？ - Bo Persson

4

小问题：?的名称是条件运算符。术语三元运算符仅表示具有三个操作数的运算符。条件运算符是三元运算符的一个例子，但一种语言理论上可以有多个三元运算符。 - bta

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5个回答

90

哇，这很棘手。

编译器将您的表达式视为：

(someValue ? (++x, ++y) : --x), --y;

三元运算符需要有一个 :，它不能单独存在于那个上下文中，但在它之后，没有理由逗号应该属于 false 情况。

现在你可能更明白为什么会得到这个输出了。如果 someValue 为 true，那么 ++x、++y 和 --y 将被执行，这并不会有效地改变 y，但会将 x 加一。

如果 someValue 为 false，则执行 --x 和 --y，将它们两个都减一。

- Rakete1111

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为什么C++编译器会生成代码，使得三目运算符的真分支只增加x？

你误解了发生的事情。真分支同时递增x和y。然而，在此之后，无条件地将y递减。

这是它发生的方式：由于在C++中条件运算符的优先级高于逗号运算符，所以编译器按照以下方式解析表达式：

   (someValue ? ++x, ++y : --x), (--y);
// ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^  ^^^^^

请注意逗号后的“孤儿”--y。这就是导致最初已经增加的y被减少的原因。

我甚至进一步将真分支放在括号中，像这样：

someValue ? (++x, ++y) : --x, --y;

你走在正确的道路上，但是你把错误的分支放在了括号里：你可以通过在else分支加括号来解决这个问题，像这样：

someValue ? ++x, ++y : (--x, --y);

演示（打印11 11）

- Sergey Kalinichenko

5

您的问题在于三目运算符并不比逗号运算符优先级更高。实际上，C++无法仅通过优先级准确描述-而正是三目运算符和逗号之间的交互导致了它的失败。

a ? b++, c++ : d++

被视为：

a ? (b++, c++) : d++

（逗号的表现就像它具有更高的优先级）。另一方面，

a ? b++ : c++, d++

被视为：

(a ? b++ : c++), d++

三元运算符的优先级较高。

- Martin Bonner supports Monica

1

我认为这仍然属于优先级范畴，因为中间行只有一种有效的解析方式，对吧？不过这仍然是一个有用的例子。 - sudo rm -rf slash

3

在回答中被忽视（但在评论中提到）的一点是条件运算符通常被用作将两个值之一赋给变量的快捷方式，这可能是其设计意图所在。

因此，更大的背景是：

whatIreallyWanted = someValue ? ++x, ++y : --x, --y;

这种情况本身就很荒谬，所以问题是多方面的:

这种语言允许在赋值中产生荒谬的副作用。
编译器没有警告你正在做一些奇怪的事情。
这本书似乎着重于“技巧”问题。我们只能希望背后的答案是：“这个表达式的行为取决于一个刻意设计的边缘案例，产生了没有人预料到的副作用。永远不要这样做。”

- Taryn

1

赋值其中一个变量是三元运算符的常见用法，但有时候拥有 if 的表达式形式也很有用（例如，在 for 循环中的增量表达式）。更大的上下文可能是 for (x = 0, y=0; x+y < 100; someValue?(++x, ++y) :( --x, --y))，其中循环可以独立地修改 x 和 y。 - Martin Bonner supports Monica

@MartinBonner 我还不太确定，而且这个例子似乎很好地证明了bo-perrson的观点，正如他引用了Tony Hoare所说的话。 - Taryn

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- AndyG · Accepted Answer

正如@Rakete在他们出色的回答中所说，这很棘手。我想再补充一点。

三元运算符必须具有以下形式：

逻辑或表达式 ? 表达式 : 赋值表达式

因此我们有以下映射：

someValue： 逻辑或表达式
++x, ++y： 表达式
???是赋值表达式--x，--y还是仅限于--x？

实际上仅限于--x，因为按照C++的语法规则，一个赋值表达式不能被解析为用逗号隔开的两个表达式（assignment-expression），因此--x，--y不能被视为一个赋值表达式。

这导致三元（条件）表达式部分看起来像这样：

someValue?++x,++y:--x

为了提高可读性，可以将++x,++y视为计算as-if带括号的(++x, ++y); 介于?和:之间的任何内容都将在条件语句之后顺序执行 (我将在本文其余部分中使用括号)。

并按照以下顺序进行评估：

someValue?
(++x, ++y)或--x（取决于1的bool结果）

然后，将此表达式作为逗号运算符的左子表达式处理，右子表达式为--y，如下所示：

(someValue?(++x,++y):--x), --y;

这意味着左侧是一个"被丢弃的-值表达式"，这意味着它一定会被评估，但然后我们评估右侧并返回它。

那么当someValue为true时会发生什么？

1. (someValue? (++x, ++y): --x)执行并将x和y增加为11。 2. 左侧表达式被丢弃（尽管增量的副作用仍然存在） 3. 我们评估逗号运算符的右侧：--y，然后将y减少到10。

要“修复”此行为，您可以将--x，--y与括号分组，将其转换为“主表达式”，该表达式是一个有效的“赋值表达式”的条目。

someValue?++x,++y:(--x, --y);

assignment-expression连接到primary-expression的长链包括：conditional-expression，logical-or-expression，logical-and-expression，inclusive-or-expression，exclusive-or-expression，and-expression，equality-expression，relational-expression，shift-expression，additive-expression，multiplicative-expression，pm-expression，cast-expression，unary-expression，postfix-expression。