为什么在没有必要时，C中的逻辑运算符不计算整个表达式？

Question

当时我正在为我的计算机建筑课阅读我的课本，我偶然发现了这样的说法。

逻辑运算符'&&‘和'||’与其位级对应的'&‘和'|’之间的第二个重要区别是，如果表达式的结果可以通过计算第一个参数来确定，则逻辑运算符不计算其第二个参数。因此，例如，表达式a && 5/a永远不会导致除法为零，表达式p && *p++永远不会导致空指针的取消引用。(计算机系统:程序员的观点，布莱恩特和奥哈拉龙，第三版，第57页)

我的问题是，为什么C中的逻辑运算符是这样的呢？使用作者的a && 5/a示例，C不需要计算整个表达式，因为&&要求这两个谓词都是真的吗？同样的问题也适用于他的第二个例子。

Answer 1

短路是一种性能增强，碰巧对其他用途很有用.

您说“C不需要计算整个表达式吗?因为&&要求这两个谓词都是真的？”但想想看。如果&&的左手侧为false，那么右手侧的计算值是否重要？false && true或false && false，结果是相同的: false。

因此，当&&的左手侧被确定为false时，或者||的左手侧被确定为true时，右边的值并不重要，可以跳过。这使得代码更快，消除了评估潜在昂贵的第二次测试的需要。想象一下，如果右边调用了一个函数，该函数扫描了一个给定字符串的整个文件？如果第一个测试意味着你已经知道了综合答案，你不想跳过这个测试吗？

C决定不再保证短路，而是保证评估的顺序，因为这意味着你提供的安全测试是可能的。只要测试是幂等的，或者只有在没有短路时才会产生副作用，这个特性是可取的。

Answer 2

一个典型的例子是空指针检查：

if(ptr != NULL && ptr->value) {
    ....
}

如果不进行短路评估，则在取消引用空指针时会导致错误.

该程序首先检查左侧部分ptr != NULL。如果计算结果为false，则不需要计算第二部分，因为已经很清楚，结果将是false。

Answer 3

在表达式X && Y中，如果X被求值为false，那么我们知道X && Y始终是false，不管Y的值如何。因此，没有必要对Y进行评估。

在您的示例中使用了这个技巧来避免0的除法。如果将a计算为false (即a == 0)，则不计算5/a。

它也可以节省很多时间。例如，在计算f() && g()时，如果对g()的调用很昂贵，如果f()返回false，则不计算g()是一个很好的特性。