c++ - 重载 && 和 || 是否真的有原因？不要短路？

Question

运营商的短路行为&&和 ||对于程序员来说是一个了不起的工具。

但是为什么它们在过载时会失去这种行为呢？我知道运算符只是函数的语法糖，而是 bool 的运算符。有这种行为，为什么要仅限于这种单一类型？这背后有什么技术原因吗？

Answer 1

所有的设计过程都会导致相互不兼容的目标之间的妥协。可惜设计过程为重载&& C++ 中的运算符产生了一个令人困惑的最终结果:正是您想要的特性 && -- 它的短路行为 -- 被省略了。

设计过程如何在这个不幸的地方结束的细节，我不知道。然而，看看后来的设计过程如何考虑这种令人不快的结果是很重要的。在 C# 中，重载 &&运算符(operator)短路。 C# 的设计者是如何做到这一点的？

其他答案之一建议“lambda 提升”。即:

A && B

可以实现为在道德上等同于:

operator_&& ( A, ()=> B )

其中第二个参数使用某种惰性求值机制，以便在求值时产生表达式的副作用和值。重载运算符的实现只会在必要时进行惰性求值。

这不是 C# 设计团队所做的。 (旁白:虽然 lambda 提升是我在做 ?? 运算符的表达式树表示时所做的，这需要延迟执行某些转换操作。然而，详细描述这将是一个主要的题外话。我只想说:lambda 提升有效，但重量足够大，我们希望避免它。)

相反，C# 解决方案将问题分解为两个单独的问题:

我们应该评估右手操作数吗？

如果上面的答案是"is"，那么我们如何组合两个操作数？

因此，通过使重载 && 成为非法来解决问题。直接。相反，在 C# 中，您必须重载两个运算符，每个运算符都回答这两个问题之一。

class C
{
    // Is this thing "false-ish"? If yes, we can skip computing the right
    // hand size of an &&
    public static bool operator false (C c) { whatever }

    // If we didn't skip the RHS, how do we combine them?
    public static C operator & (C left, C right) { whatever }
    ...

(旁白:实际上，三个。C# 要求，如果提供了运算符 false，则还必须提供运算符 true，这回答了这个问题:这个东西是“真实的吗？”。通常没有理由提供只有一个这样的运算符，所以 C# 需要两者。)

考虑以下形式的声明:

C cresult = cleft && cright;

编译器为此生成代码，因为您认为您编写了这个伪 C#:

C cresult;
C tempLeft = cleft;
cresult = C.false(tempLeft) ? tempLeft : C.&(tempLeft, cright);

如您所见，始终评估左侧。如果它被确定为“false-ish”，那么它就是结果。否则，评估右侧，并使用急切的用户定义运算符 &被调用。
||运算符以类似的方式定义，作为对运算符 true 和急切 | 的调用。运营商:

cresult = C.true(tempLeft) ? tempLeft : C.|(tempLeft , cright);

通过定义所有四个运算符 -- true , false , &和 | -- C#让你不仅可以说cleft && cright但也非短路cleft & cright ，还有 if (cleft) if (cright) ... , 和 c ? consequence : alternative和 while(c) ，等等。

现在，我说所有的设计过程都是妥协的结果。在这里，C# 语言设计者设法实现了短路 &&和 ||是的，但这样做需要重载四个运算符而不是两个，有些人会觉得这令人困惑。运算符 true/false 功能是 C# 中最不为人所知的功能之一。拥有一种为 C++ 用户所熟悉的明智而直接的语言的目标与短路的愿望和不实现 lambda 提升或其他形式的惰性求值的愿望相反。我认为这是一个合理的妥协立场，但重要的是要意识到这是一个妥协立场。只是与 C++ 设计者所采取的妥协立场不同。

如果您对此类运算符的语言设计主题感兴趣，请考虑阅读我关于为什么 C# 不在可空 bool 值上定义这些运算符的系列:

http://ericlippert.com/2012/03/26/null-is-not-false-part-one/