Логические операторы в си
Л огические операторы – это операторы, которые принимают в качестве аргументов логические значений (ложь или истину) и возвращают логическое значение. Как и обычные операторы, они могут быть одноместными (унарными, т.е. принимать один аргумент), двуместными (бинарные, принимают два аргумента), трёхместными и т.д.
Особенностью языка си является то, что в нём нет типа, хранящего булево значение (ложь или истину). В си ложью (логическим нулём) считается целочисленный 0, а любое ненулевое целое будет логической истиной. Например
Логические значения обычно порождаются операторами сравнения (==, !=, >, <, >=. <=).
В языке си представлено три логических оператора: И, ИЛИ и НЕ. Начнём с самого простого
Логическое отрицание
О ператор НЕ (NOT) используется для того, чтобы инвертировать значение аргумента. Т.е., если ему передали истину, то он вернёт ложь, если получил ложь в качестве аргумента, то вернёт истину.
| X | NOT X |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
В си отрицание представлено оператором !. Например
Как и в обычной логике, здесь действует закон двойного отрицания – отрицание отрицания можно опустить.
Логическое И
О ператор И (AND, логическое умножение) возвращает истину тогда и только тогда, когда оба аргумента являются истиной.
| X | Y | X AND Y |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
В си логическое умножение представлено оператором &&. Например, задача – в кружок военных спейсмаринов допускаются только совершеннолетние граждане мужского пола. То есть, претендентом может стать только тот, для которого одновременно два условия являются истиной
Оператор И может применяться последовательно к нескольким аргументам. Для него действует ассоциативный и коммутативный законы. Усовершенствуем программу, будем также вводить рост:
Также условие могло быть записано
Логическое ИЛИ
О ператор логическое ИЛИ (логическое сложение, OR) истинен тогда, когда истиной является хотя бы один его аргумент.
| X | Y | X OR Y |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
В си ИЛИ представлен оператором ||. Например, усовершенствуем программу: теперь пол можно вводить как большой, так и маленькой буквой
Как и в случае оператора И, ИЛИ коммутативен и ассоциативен.
Операторы можно перемешивать друг с другом, создавая сложные операторы
Стоит только помнить о том, что оператор отрицания имеет больший приоритет, чем И или ИЛИ, поэтому будет выполняться в первую очередь. Если может случиться ситуация, когда порядок выполнения не ясен, определите его с помощью скобок.
Пример: закон де-Моргана. Чтобы сменить И на ИЛИ (или наоборот), необходимо инвертировать значения всех операндов, заменить И на ИЛИ (или ИЛИ на И) и инвертировать конечный результат. В случае с нашим условием
Рассмотрим сначала кусок
Меняем все значения на обратные
заменяем оператор && на ||
и инвертируем ответ
Как видим, результат тот же. Очевидно, что
Таким образом, изменим условие
Поменяем таким же образом вторую скобку
Теперь можно применить это же правило и для всего выражения
Порядок выполнения логических операторов
Р ассмотрим выражение
где a, b, c, d – логические значения. Всё выражение равно истине тогда и только тогда, когда все операнды истинны. Если хотя бы один из операндов ложь, то остальные уже не важны. Поэтому, для оптимизации работы, вычисление происходит слева направо и останавливается, как только был найден первый операнд, равный нулю.
В си оператор присваивания может возвращать значение. Иногда он используется непосредственно в условии:
В данном случае, оператор malloc не будет выполнен, так как первый операнд a равен 0 (соответственно, всё выражение равно нулю). Таким образом, оператор free попытается очистить память, которую не может очистить (т.к. p продолжит ссылаться на a). Если же мы поменяем a = 1, то всё отработает без проблем.
То же самое происходит и при выполнение ||. Выражение
выполняется слева направо до тех пор, пока не встретит первое ненулевое значение. После этого выполнение останавливается, так как известно, что всё выражение равно истине.
Очевидно, что это касается не только оператора присваивания, но и любого другого вызова функции. Например, в этом случае функции foo будет вызвана, bar нет.
Вывод – не используйте присваивания и вызовов функций (особенно, если они изменяют состояние программы) внутри условий.
Всё ещё не понятно? – пиши вопросы на ящик
Операторы отношения и логические операторы
В обозначениях оператор отношения и логический оператор термин отношения означает взаимосвязь, которая может существовать между двумя значениями, а термин логический — взаимосвязь между логическими значениями «истина» и «ложь». И поскольку операторы отношения дают истинные или ложные результаты, то они нередко применяются вместе с логическими операторами. Именно по этой причине они и рассматриваются совместно.
Ниже перечислены операторы отношения:
| Оператор | Значение |
|---|---|
| == | Равно |
| != | Не равно |
| > | Больше |
| = | Больше или равно |
| Логические операторы C# | |
| Оператор | Значение |
| & | И |
| | | ИЛИ |
| ^ | Исключающее ИЛИ |
| && | Укороченное И |
| || | Укороченное ИЛИ |
| ! | НЕ |
Результатом выполнения оператора отношения или логического оператора является логическое значение типа bool.
В целом, объекты можно сравнивать на равенство или неравенство, используя операторы отношения == и !=. А операторы сравнения , = могут применяться только к тем типам данных, которые поддерживают отношение порядка. Следовательно, операторы отношения можно применять ко всем числовым типам данных. Но значения типа bool могут сравниваться только на равенство или неравенство, поскольку истинные (true) и ложные (false) значения не упорядочиваются. Например, сравнение true > false в C# не имеет смысла.
Рассмотрим пример программы, демонстрирующий применение операторов отношения и логических операторов:
Логические операторы в C# выполняют наиболее распространенные логические операции. Тем не менее существует ряд операций, выполняемых по правилам формальной логики. Эти логические операции могут быть построены с помощью логических операторов, поддерживаемых в C#. Следовательно, в C# предусмотрен такой набор логических операторов, которого достаточно для построения практически любой логической операции, в том числе импликации. — это двоичная операция, результатом которой является ложное значение только в том случае, если левый ее операнд имеет истинное значение, а правый — ложное. (Операция импликации отражает следующий принцип: истина не может подразумевать ложь .)
Операция импликации может быть построена на основе комбинации логических операторов ! и |:
Укороченные логические операторы
В C# предусмотрены также специальные, укороченные, варианты логических операторов И и ИЛИ, предназначенные для получения более эффективного кода. Поясним это на следующих примерах логических операций. Если первый операнд логической операции И имеет ложное значение (false), то ее результат будет иметь ложное значение независимо от значения второго операнда. Если же первый операнд логической операции ИЛИ имеет истинное значение (true), то ее результат будет иметь истинное значение независимо от значения второго операнда. Благодаря тому что значение второго операнда в этих операциях вычислять не нужно, экономится время и повышается эффективность кода.
Укороченная логическая операция И выполняется с помощью оператора &&, а укороченная логическая операция ИЛИ — с помощью оператора ||. Этим укороченным логическим операторам соответствуют обычные логические операторы & и |. Единственное отличие укороченного логического оператора от обычного заключается в том, что второй его операнд вычисляется только по мере необходимости.
Укороченные логические операторы иногда оказываются более эффективными, чем их обычные аналоги. Так зачем же нужны обычные логические операторы И и ИЛИ? Дело в том, что в некоторых случаях требуется вычислять оба операнда логической операции И либо ИЛИ из-за возникающих побочных эффектов. Пример:
Стоит отметить, что при возникновении исключительной ситуации во время отладки кода, Visual Studio 2010 выводит сообщение следующего характера:
Логические операторы (справочник по C#)
Следующие операторы выполняют логические операции с использованием логических операндов:
- Унарный (логическое отрицание) оператор.
- Бинарные (логическое И), (логическое ИЛИ), а также (логическое исключающее ИЛИ) операторы. Эти операторы всегда обрабатывают оба операнда.
- Бинарные (условное логическое И) и (условное логическое ИЛИ) операторы. Эти операторы вычисляют правый операнд, только если это необходимо.
Для операндов целочисленных типов операторы, | и ^ выполняют побитовые логические операции. Дополнительные сведения см. в разделе Побитовые операторы и операторы сдвига.
Оператор логического отрицания !
Унарный префиксный оператор ! выполняет логическое отрицание операнда, возвращая true , если операнд имеет значение false , и false , если операнд имеет значение true .
Начиная с C# 8,0 унарный постфиксный ! оператор является ! .
Оператор логического И &
Оператор & вычисляет логическое И для всех своих операндов. Результат операции x & y принимает значение true , если оба оператора x и y имеют значение true . В противном случае результат будет false .
Оператор & вычисляет оба операнда, даже если левый операнд имеет значение false . При этом операция должна вернуть значение false , независимо от значения правого операнда.
В следующем примере правый операнд оператора & является вызовом метода, который выполняется независимо от значения левого операнда:
Условный логический оператор and также вычисляет логическое и для своих операндов, но не вычисляет правый операнд, если левый операнд принимает false значение.
Для операндов целочисленных типов оператор выдает побитовую логическую операцию и для своих операндов. Унарный & оператор является & .
Оператор логического исключения ИЛИ ^
Оператор ^ вычисляет логическое исключение ИЛИ для всех своих операндов, возвращая true для x ^ y , если x имеет значение true и y имеет значение false или x имеет значение false и y имеет значение true . В противном случае результат будет false . То есть, для bool операндов ^ оператор выдает тот же результат, что и оператор != bool .
Оператор логического ИЛИ |
Оператор | вычисляет логическое ИЛИ для всех своих операндов. Результат операции x | y принимает значение true , если хотя бы один из операторов x или y имеет значение true . В противном случае результат будет false .
Оператор | вычисляет оба операнда, даже если левый операнд имеет значение true . При этом операция должна вернуть значение true , независимо от значения правого операнда.
В следующем примере правый операнд оператора | является вызовом метода, который выполняется независимо от значения левого операнда:
Условный логический оператор or также вычисляет логическое или для своих операндов, но не вычисляет правый операнд, если левый операнд принимает true значение.
Условный оператор логического И &&
Условный оператор логического И && (оператор короткого замыкания) вычисляет логическое И для своих операндов. Результат операции x && y принимает значение true , если оба оператора x и y имеют значение true . В противном случае результат будет false . Если x имеет значение false , y не вычисляется.
В следующем примере правый операнд оператора && является вызовом метода, который не выполняется, если левый операнд имеет значение false :
Логический оператор AND вычисляет логическое и для своих операндов, но всегда вычисляет оба операнда.
Условный оператор логического ИЛИ ||
Условный оператор логического ИЛИ || (оператор короткого замыкания) вычисляет логическое ИЛИ для своих операндов. Результат операции x || y принимает значение true , если хотя бы один из операторов x или y имеет значение true . В противном случае результат будет false . Если x имеет значение true , y не вычисляется.
В следующем примере правый операнд оператора || является вызовом метода, который не выполняется, если левый операнд имеет значение true :
Логический оператор OR вычисляет логическое или для его операндов, но всегда вычисляет оба операнда.
Операторы, допускающие логическое значение NULL
Для операндов bool? операторы bool? и & поддерживают следующую логику с тремя значениями:
Оператор & возвращает true только в том случае, если оба операнда имеют значение true . Если x или y имеет значение false , оператор x & y возвращает false (даже если другой операнд имеет значение null ). В противном случае выражение x & y будет иметь значение null .
Оператор | возвращает false только в том случае, если оба операнда имеют значение false . Если x или y имеет значение true , оператор x | y возвращает true (даже если другой операнд имеет значение null ). В противном случае выражение x | y будет иметь значение null .
Эта семантика описывается в следующей таблице:
| x | y | x&y | x | y |
|---|---|---|---|
| Да | true | true | true |
| true | false | false | true |
| true | null | null | true |
| false | true | false | true |
| false | false | false | false |
| false | null | false | null |
| null | true | null | true |
| null | false | false | null |
| null | null | null | null |
Поведение этих операторов отличается от типичного поведения операторов, допускающих значение NULL. Как правило, оператор, который определяется для операндов типа значения, можно также использовать с соответствующими операндами типа, допускающего значение NULL. Такой оператор возвращает null , если какой-либо из операндов имеет значение null . При этом операторы & и | могут возвращать отличное от NULL значение, даже если один из операндов имеет значение null . См. подробнее о поведении операторов, допускающих значение NULL, в разделе Операторы с нулификацией в статье Типы, допускающие значение NULL.
Вы также можете также использовать операторы ! и ^ с операндами bool? , как показано в следующем примере:
Условные логические операторы && и || не поддерживают операнды типа bool? .
Составное присваивание
Для бинарного оператора op выражение составного присваивания в форме
за исключением того, что x вычисляется только один раз.
Операторы & , | и ^ поддерживают составное присваивание, как показано в следующем примере:
Условные логические операторы && и || не поддерживают составное присваивание.
Приоритет операторов
В следующем списке перечислены логические операторы в порядке убывания приоритета:
- Оператор логического отрицания !
- Оператор логического И &
- Оператор логического исключающего ИЛИ ^
- Оператор логического ИЛИ |
- Условный оператор логического И &&
- Условный оператор логического ИЛИ ||
Порядок вычисления, определяемый приоритетом операторов, можно изменить с помощью скобок ( () ).
Полный список операторов C#, упорядоченный по уровню приоритета, можно найти в разделе Приоритет операторов статьи Операторы C#.
Возможность перегрузки оператора
Определяемый пользователем тип может перегружать операторы, & , | и ^ . При перегрузке бинарного оператора соответствующий оператор составного присваивания также неявно перегружается. Определяемый пользователем тип не может перегружать оператор составного присваивания явным образом.
Определяемый пользователем тип не может перегружать условные логические операторы && и || . Однако если определяемый пользователем тип перегружает операторы true и false и оператор OR | в определенном виде, то && операция или || , соответственно, может быть рассчитана для операндов этого типа. Дополнительные сведения см. в разделе Пользовательские условные логические операторы в Спецификации языка C#.
Спецификация языка C#
Дополнительные сведения см. в следующих разделах статьи Спецификация языка C#: