为什么A && B || C的执行顺序和我预想的不一样?

表达式 A && B || C 的执行顺序与直觉预想不一致,其根本原因在于大多数编程语言都内置了一套严格的“运算符优先级”规则,而在这套规则中,逻辑“与”(&&)的优先级,要高于逻辑“或”(||。这意味着,程序在解析这个表达式时,并不会简单地从左到右进行计算,而是会优先地、像处理数学中的“先乘除后加减”一样,先计算 A && B 这个部分

为什么A && B || C的执行顺序和我预想的不一样?

因此,无论我们脑中如何设想,计算机眼中的 A && B || C,其真实的、唯一的执行结构,永远是 (A && B) || C。此外,逻辑运算还普遍遵循“短路求值”的机制,即一旦整个表达式的结果能够被提前确定,后续的计算就会被跳过。这两个核心规则的共同作用,最终决定了表达式的实际执行路径和最终结果,常常会超出我们的直觉预期。

一、直觉的“陷阱”:为何计算机会“误解”我们的意图?

在日常的编程工作中,逻辑判断是构建程序行为的基石。然而,一个像 if (user.isActive && user.isAdmin || page.isPublic) 这样看似简单的逻辑表达式,却常常成为隐藏最深、最难排查的缺陷的温床。许多开发者,会下意识地,按照从左到右的阅读习惯,去理解它的执行顺序,但计算机的“思维”方式,却与此截然不同。

1. 隐性的“规则”与显性的“代码”

这个问题的本质,是程序员脑中“隐性的”心智模型,与编程语言“显性的”语法规则之间,产生了“错位”。我们编写的代码,只是我们意图的一种“书面表达”,而计算机,则是一个冷酷的、不带任何感情和猜测的“语法解析器”。它不会去揣测“你可能是想先判断 B || C”,它只会严格地、毫厘不差地,遵循其被设计时就已固化的、关于“运算符优先级”和“求值顺序”的内部法典。

2. 模糊性的巨大代价

一个对人类读者而言,存在多种可能解释的逻辑表达式,即便对于计算机而言,其解释是唯一的,它也已经是一个“”的表达式。因为,它极大地降低了代码的可读性可维护性

当你自己在数月后,重新阅读这段代码时,你可能需要再次耗费脑力,去回忆和确认那套复杂的优先级规则。

当你的同事,需要接手和维护这段代码时,他/她,有极大的概率,会误解你的原始意图,从而在后续的修改中,引入新的缺陷。

正如软件工程领域的巨匠马丁·福勒(Martin Fowler)所言:“任何一个傻瓜都能写出计算机可以理解的代码。唯有优秀的程序员,才能写出人类可以理解的代码。” 追求代码的“清晰无歧义”,远比追求所谓的“精炼”和“炫技”,具有高得多的工程价值。

二、核心法则一:运算符的“优先级”

要彻底理解 A && B || C 的行为,我们必须首先掌握第一个,也是最核心的法则——运算符优先级

1. 什么是运算符优先级?

这个概念,与我们小学数学中学到的“四则运算规则”,在本质上是完全一样的。

在数学表达式 3 + 4 * 5 中,我们绝不会,从左到右地,先计算 3 + 4 得到 7,再乘以 5 得到 35

因为,我们都学过,“先乘除,后加减”。乘法 * 的优先级,要高于加法 +。因此,我们必然会先计算 4 * 5 得到 20,再用 3 + 20 得到最终结果 23

2. &&|| 的“尊卑”

在逻辑运算的世界里,逻辑“与”(&&)和逻辑“或”(||),同样存在着这种“尊卑有序”的优先级关系。 在绝大多数,源于C语言语法的编程语言中(这涵盖了Java, C++, C#, JavaScript, PHP, Go等几乎所有主流语言),都共同遵循着一条铁律:逻辑“与”运算符 && 的优先级,要高于逻辑“或”运算符 || 的优先级

3. 解构表达式

基于上述这条“铁律”,我们就可以对表达式,进行一次“结构解剖”:

当计算机看到 A && B || C 时,因为它知道 && 的优先级更高,所以,它会自动地,将 A && B 这个部分,视为一个优先计算的、独立的、不可分割的“整体”

因此,A && B || C 在计算机内部,被解析后的等价结构,永远是 (A && B) || C

这,就是所有与你直觉相悖的结果的、最根本的来源。

4. 另一个陷阱:A || B && C 同理,当我们审视 A || B && C 这个表达式时,因为 && 的优先级依然更高,所以,计算机会优先地,将 B && C 作为一个整体。其等价结构,是 A || (B && C),而非 (A || B) && C

三、核心法则二:“短路求值”机制

在掌握了“优先级”这个“宏观结构”之后,我们还需要理解决定其“微观执行路径”的、另一个至关重要的法则——短路求值

1. 什么是短路求值?

短路求值,是逻辑运算符的一种“惰性”求值策略。它指的是,在一个逻辑表达式中,计算,是严格从左至右进行的。并且,一旦在求值的过程中,整个表达式的最终结果,已经被提前地、确定无疑地,知晓了,那么,后续的所有求值计算,都将被“跳过”和“短路”

2. && (逻辑与)的短路行为

对于表达式 A && B

计算机,首先,会计算A的值。

如果,A的值,被判定为“假”(false,那么,依据“逻辑与”的运算法则,整个 A && B 表达式的结果,必然是“假”,而无论B的值是“真”还是“假”。

因此,计算机,会立即“短路”,直接返回“假”,而根本不会,再去费力地,计算B的值。

3. || (逻辑或)的短路行为

对于表达式 A || B

计算机,首先,会计算A的值。

如果,A的值,被判定为“真”(true,那么,依据“逻辑或”的运算法则,整个 A || B 表达式的结果,必然是“真”,而无论B的值是“真”还是“假”。

因此,计算机,会立即“短路”,直接返回“真”,而根本不会,再去计算B的值。

4. 短路求值为何重要?

这个机制,不仅仅是一种性能上的优化。在实践中,它常常被用来,作为一种保障程序安全的“防御性”编程技巧

经典示例:JavaScript// 假设 user 对象可能为“空” if (user != null && user.getName() == "Admin") { // ... } 在这段代码中,如果user对象确实是null,那么,user != null 这个表达式,就会被判定为“假”。因为&&的短路机制,后续的 user.getName() 这段代码,将永远不会被执行,从而,完美地,避免了一次潜在的“空指针异常”

四、庖丁解牛:一步步解析 A && B || C

现在,让我们将“优先级”和“短路求值”这两大核心法则,结合起来,对 A && B || C 的所有可能执行路径,进行一次“庖丁解牛”式的、详尽的分析。

首先,我们再次明确其唯一的、真实的结构:(A && B) || C

场景一:当 A 为“假”时

程序从左至右,首先计算 (A && B) 这个整体。

它先对A进行求值,得到“假”。

依据 && 的“短路”规则,因为第一项已为“假”,B完全不会被求值 (A && B) 的结果,被确定为“假”。

此时,整个表达式,演变为 假 || C

程序,继续,对C进行求值。

最终,整个表达式的结果,将完全等同于 C 的布尔值(如果C为“真”,结果为“真”;如果C为“假”,结果为“假”)。

场景二:当 A 为“真”时

程序从左至右,首先计算 (A && B) 这个整体。

它先对A进行求值,得到“真”。

依据 && 的规则,此时,整个表达式的结果,尚不确定,必须,继续,对B进行求值。

此时,产生了两个子场景:

子场景 2.1:如果 B 也为“真”

那么,(A && B) 的结果,被确定为“真”。

整个表达式,演变为 真 || C

此时,轮到 || 运算符,发挥其“短路”威力了。因为第一项已为“真”,C完全不会被求值

最终,整个表达式的结果,被确定为“”。

子场景 2.2:如果 B 为“假”

那么,(A && B) 的结果,被确定为“”。

整个表达式,演变为 假 || C

程序,继续,对C进行求值。

最终,整个表达式的结果,将完全等同于 C 的布尔值

通过上述详尽的分析,我们可以看到,一个看似简单的表达式背后,所隐藏的、严谨的、分步的计算逻辑。

五、如何“驯服”逻辑:编写清晰的代码

既然我们已经理解了计算机的“思维”,那么,如何才能,在日常的编码实践中,彻底地,避免这类由“歧义”和“误解”所导致的缺陷呢?

第一黄金法则:永远使用“括号”来明确你的意图

这是最简单、最有效、也最应该被强制执行的“终极”解决方案永远不要,去依赖于你(或你的同事)对隐式运算符优先级的“记忆”

如果,你的真实意图,就是 (A && B) || C,那么,就请明确地,将括号写出来。

如果,你的真实意图,是 A && (B || C),那么,更要明确地,将括号写出来。

代码,首先是写给人读的,其次,才是给机器执行的。一个显式的、带有括号的表达式,能够让任何一位阅读者,在一秒钟内,就毫无歧义地,理解你的真实意图。这对于代码的**可读性**和长期可维护性,至关重要。

第二法则:将复杂的逻辑,拆分为中间变量

当一个if语句中的逻辑,变得非常复杂,包含了多个&&||的组合时,一个更好的做法,是将其,拆解为多个、具有清晰业务含义的“中间变量”

反例:JavaScriptif ((user.isVip && user.lastLoginDays <= 30) || (order.amount > 1000 && order.isFirstPurchase)) { // ... }

正例:JavaScriptconst isRecentVip = user.isVip && user.lastLoginDays <= 30; const isHighValueNewCustomer = order.amount > 1000 && order.isFirstPurchase; if (isRecentVip || isHighValueNewCustomer) { // ... } 第二种写法,虽然代码行数更多,但其可读性可调试性,都远胜于第一种。

第三法则:建立团队的“编码规范”

团队,必须就“如何处理复杂逻辑表达式”,达成一个共同的约定。例如,可以在团队的《编码规范》中,明确地规定:“当一个逻辑表达式中,同时包含&&||时,必须,使用括号,来明确地,指定其运算顺序。” 这份规范,可以被沉淀和共享在像 WorktilePingCode知识库中,作为团队代码审查和新成员入职培训的依据。

第四法则:利用“静态代码分析”与“代码审查”

静态代码分析工具(例如ESLint),可以被配置为,自动地,检查出那些“可能产生歧义”的、没有使用括号的复杂逻辑表达式,并给出警告。

代码审查,则是最后一道、也是最重要的人工防线。

常见问答 (FAQ)

Q1: A && B || CA || B && C 的执行顺序一样吗?

A1: 不一样。因为&&的优先级高于||,所以,A && B || C等价于(A && B) || C。而 A || B && C,则等价于 A || (B && C)

Q2: 为什么 && (逻辑与) 的优先级要高于 || (逻辑或)?

A2: 这主要是借鉴了布尔代数中的数学约定。在布尔代数中,“与”运算,常常被类比为“乘法”;而“或”运算,则被类比为“加法”。正如在常规数学中,“乘法”的优先级高于“加法”一样,在编程语言的设计中,也沿用了这一符合数学逻辑和人类习惯的约定。

Q3: 在所有编程语言中,这个优先级规则都是一样的吗?

A3: 在绝大多数,特别是那些语法风格,源自于C语言的语言中(如C++, C#, Java, JavaScript, PHP, Go等),这个规则都是一样的。但总会存在一些语法独特的语言,可能有不同的规定。因此,最安全的做法,永远是“不依赖默认,显式使用括号”。

Q4: 使用括号,会不会让代码看起来更啰嗦,并影响性能?

A4: 它确实会增加几个字符,让代码看起来“不那么精炼”。但是,为了换取代码“可读性”和“可维护性”的巨大提升,这点“啰嗦”,是完全值得的。至于性能,完全不会有任何影响。现代的编译器和解释器,都极其智能,一个额外的、用于明确优先级的括号,在最终生成的机器码中,不会产生任何额外的性能开销。

文章包含AI辅助创作,作者:mayue,如若转载,请注明出处:https://docs.pingcode.com/baike/5214543

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