C++中条件运算符（?:）是如何工作的？

Question

我写了下面的代码片段:

#include <string>

int main() {
    std::string str = "test";
    (str == "tes") ? str.replace(0, 1, "T") : 0;
}

（请点击此处查看）

不幸的是，它会导致一个逻辑错误：

terminate called after throwing an instance of 'std::logic_error'
what():  basic_string::_S_construct NULL not valid

我想知道编译器为什么要构建一个字符串对象？

- G.yang

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这是一个“表达式”。您应该将其用于返回一个值，而不是作为“if”语句。两个可能的“值”必须是相同的类型。 - Galik

很遗憾，@Galik，由于std::string的表达式采用了const char*构造函数，它们是相同类型，只是它认为正在从空指针构造字符串（这就是引发错误的原因）。 - Alex Huszagh

@Galik @Alex 是正确的。你所提到的问题应该会导致编译器错误，而不是运行时失败。 - user0042

@AlexanderHuszagh 请考虑将其发布为答案。该问题包含[MCVE]（带有一些非常微小和琐碎的添加），并且是有效的。 - user0042

@Alex，我们为您提供了一个温暖舒适的床来回答问题。先生，还需要更多的靠垫或被子吗？ - user0042

Answer 1

三元运算符实际上的工作方式如下所示：

std::string str = "test";
std::string _;    // using _ since you don't store the variable
if (str == "tes") {
    _ = str.replace(0, 1, "T");
} else {
    _ = 0;  // this calls std::string(nullptr);
}

在上述情况中，您不是存储值，但有几个条件必须注意：

1. 真值和假值必须是相同的类型（或可以转换为相同的类型）。
2. 即使类型没有默认构造函数，它仍然可以正常工作（因此比上面更加复杂）。

问题在于您的代码期望类型为`std::string`，基于真实情况中的类型。虚假情况中的类型是一个字面量，该字面量可以被视为等效于`NULL`，因此可以被视为可转换为`std::string`的`const char*`。 如果尝试从`nullptr`构造一个`std::string`，将会抛出上述异常。

这实际上非常微妙，因为如果使用除0以外的任何整数字面量，编译器都会抛出错误：

#include <string>


int main()
{
    std::string s(0);           // 0 is comparable to NULL
//    std::string s1(1);        // compiler error: no constructor found
    return 0;
}

注意隐式转换。空值检查和运行时错误非常优雅，可以避免后续出现微妙的错误或崩溃（几乎肯定是段错误）。

- Alex Huszagh

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你的例子中 "_" 的类型相当复杂，也许是这个问题的关键。 - Drew Dormann

0可以被隐式转换为NULL，因此被视为指针这一事实，大多数是来自C的遗留问题，过去它已经引起了很多微妙的错误。隐式转换可能非常棘手，发生错误是处理此类意外行为的一种优雅方式。 - Alex Huszagh

（我相信你已经知道了）在 C++ 中，应该始终努力避免使用指针。我发现依赖空对象或终止器要更好，而且非常容易，它们从同一基类继承（或是基类），但只有空成员函数。 - Clearer

Answer 2

所以，我想知道编译器构造字符串对象的原因是什么？

因为std::string提供了一个隐式构造函数，它接受一个普通的const char*，期望一个以NUL结尾的C风格字符串。

在使用该构造函数时进行了运行时断言，确保没有传递nullptr（== 0），因此您看到了异常。

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顺便提一下：

你的陈述

(str == "tes") ? str.replace(0, 1, "T") : 0;

可能会被良好的编译器优化掉，因为它没有任何重要的副作用。
因此，您看到的异常可能会在使用不同优化级别的构建中消失。

- user0042

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请注意：“真值和假值必须是相同类型（或可转换为相同类型）”这一点，假值必须能够转换为真值的类型，而编译器不能检查两者并决定哪个更好。 - SoronelHaetir

@Soronel，你错了。（除非我误解了你。）(0?0:0L)的类型是long。 - prl