逻辑运算

关系运算符使我们具有表达单一条件的能力，而逻辑运算让我们拥有多个关系处理的可能。

• &&：逻辑与运算，简称与运算。
• ||：逻辑或运算，简称或运算。
• ! ：逻辑非运算，简称非运算。

加减(+、-)运算需要左右两个操作数，如a+b；与此类似，与或运算(&&、||)需要左右两个关系表达式，它们具有从左向右的结合性。如，a && b，表示先计算表达式a，成立的话再计算表达式b。赋值运算符(=)用于将右端值赋给左边变量，这被称为右结合性，非运算(!)与之类似，也具有右结合性；!0表示非0，即为真。

假设expr1和expr2是两个关系表达式，那么可以声明如下：

• 仅当 expr1 和 expr2 都为真的时候，expr1 && expr2 才为真。
• 如果 expr1 或 expr2 之一为真或二者都为真，expr1 || expr2 就为真。
• 如果 expr1 为假，则 !expr1 为真；如果 expr1 为真，则 !expr1 为假。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 9;
    int b = 0;

    printf("3 && 7: %d\n", (3 && 7));
    printf("a && b: %d\n", (a && b));
    printf("b && a: %d\n", (b && a));

    printf("3 || a: %d\n", (3 || a));
    printf("b || a: %d\n", (b || a));

    printf("!3:     %d\n", !3);
    printf("!b:     %d\n", !b);

    return 0;
}

下面是例子的分析，注释后的第一列表示整个逻辑运算的结果，以短横线分隔的文本分别表示表达式的真假值。

3 && 7      // true  - 3(true) && 7(true)
a && b      // false - a(true) && b(false)
b && a      // false - b(false)

3 || a      // true - 3(true)
b || a      // true - b(false) || a(true)

!3          // false - !3(true)
!b          // true  - !b(false)

留意一下，在 &&、|| 运算中，第二个表达式有不需要计算的情形，如：

• b && a：b为假，后面的a就不需要再计算了.
• 3 || a：3为真，后的的a就不需要再计算了.

这也表明：

• 逻辑与(&&)是并且关系，当所有条件都成立时结果为true，如果有一个条件不成立则整个判断结束。
• 逻辑或(||)是或者关系，当所有条件中有一个成立时整个判定结束，结果为true，否则判断下一个。
• 逻辑非(!)是取反关系，非真为假，非假为真。

通过逻辑运算符，可以将多个条件组织起来，形成更复杂的条件判断。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 9;
    int b = 0;
    int c = 2;

    printf("(a && b) || (c >= 2) : %d\n", (a && b) || (c >= 2));
    printf("c > 2 && c < 9       : %d\n", c > 2 && c < 9);
    printf("!b || !a             : %d\n", !b || !a);

    return 0;
}

不恰当的表达

上面的例子中，我们使用

c > 2 && c < 9

来表达c位于一个区间的概念，在数学上，这可以写作：

2 < c < 9

但是在C语言中，这种表达是语义错误的，假设c的值为10，表达的计算过程如下：

1. 计算表达式 2 < 10：为true
2. 计算表达式 true < 9 而不是 10 < 9：右侧9是整数，true从bool转型到1，变成1<9，求值为true
3. 整体表达式 2 < c < 10，求值为true

显然，这里的数学表示法并不能表达我们真正的意图，但它们却是有效的代码。与此类似，要比较3个数值是否相等，也不能用数学方法编写代码。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int c = 2;
    printf("2 < c < 9   : %d\n", 2 < c < 9);

    int a = 9, b = 9;
    c = 9;
    printf("a == b == c : %d\n", a == b == c);

    return 0;
}

• 2 < c < 9：解释为：(2 < c) < 9，即 0 < 9，结果为真。
• a == b == c：将解释为：(a == b) == c，即1 == 9，结果为假。

最后，对于表达式中的关系与逻辑运算符的优先级，如：

c > 2 && c < 9

我们的本能是先判断 c>2，成立后再判断 c<9，最后将两者结果比较。这种语言设计上的特性也符合人的思维模式，因而，关系运算符优先级高于逻辑运算符。

练习

1 逻辑运算的短路模式带给你哪些编程启示？

2 将目前学过的运算符组织到逻辑运算中，看看有什么收获。

3 编写一段判断三个数是否相等的代码。