Question

经常需要测试多种条件。例如，字符要是小写，其值就必须大于或等于'a'，且小于或等于'z'。如果要求用户使用 y 或 n 进行响应，则希望用户无论输入大写（Y 和 N）或小写都可以。为满足这种需要，C++提供了 3 种逻辑运算符，来组合或修改已有的表达式。这些运算符分别是逻辑 OR（||）、逻辑 AND（&&）和逻辑 NOT（!）。下面介绍这些运算符。

6.2.1 逻辑 OR 运算符：||

在英语中，当两个条件中有一个或全部满足某个要求时，可以用单词 or 来指明这种情况。例如，如果您或您的配偶在 MegaMicro 公司工作，您就可以参加 MegaMicro 公司的野餐会。C++可以采用逻辑 OR 运算符（||），将两个表达式组合在一起。如果原来表达式中的任何一个或全部都为 true（或非零），则得到的表达式的值为 true；否则，表达式的值为 false。下面是一些例子：

由于||的优先级比关系运算符低，因此不需要在这些表达式中使用括号。表 6.1 总结了||的工作原理。

C++规定，||运算符是个顺序点（sequence point）。也是说，先修改左侧的值，再对右侧的值进行判定（C++11 的说法是，运算符左边的子表达式先于右边的子表达式）。例如，请看下面的表达式：

i++ < 6||i== j

假设 i 原来的值为 10，则在对 i 和 j 进行比较时，i 的值将为 11。另外，如果左侧的表达式为 true，则 C++将不会去判定右侧的表达式，因为只要一个表达式为 true，则整个逻辑表达式为 true（读者可能还记得，冒号和逗号运算符也是顺序点）。

程序清单 6.4 在一条 if 语句中使用||运算符来检查某个字符的大写或小写。另外，它还使用了 C++字符串的拼接特性（参见第 4 章）将一个字符串分布在 3 行中。

表 6.1 ||运算符

	expr1 ‖ expr2 的值
	expr1 = = true	expr1 = = false
expr2 = = true	true	true
expr2 = = false	true	false

程序清单 6.4 or.cpp

该程序不会带来任何威胁，下面是其运行情况：

由于程序只读取一个字符，因此只读取响应的第一个字符。这意味着用户可以用 NO!（而不是 N）进行回答，程序将只读取 N。然而，如果程序后面再读取输入时，将从 O 开始读取。

6.2.2 逻辑 AND 运算符：&&

逻辑 AND 运算符（&&），也是将两个表达式组合成一个表达式。仅当原来的两个表达式都为 true 时，得到的表达式的值才为 true。下面是一些例子：

由于&&的优先级低于关系运算符，因此不必在这些表达式中使用括号。和||运算符一样，&&运算符也是顺序点，因此将首先判定左侧，并且在右侧被判定之前产生所有的副作用。如果左侧为 false，则整个逻辑表达式必定为 false，在这种情况下，C++将不会再对右侧进行判定。表 6.2 总结了&&运算符的工作方式。

表 6.2 &&运算符

	expr1 && expr2 的值
	expr1 = = true	expr1 = = false
expr2 = = true	true	false
expr2 = = false	false	false

程序清单 6.5 演示了如何用&&来处理一种常见的情况——由于两种不同的原因而结束 while 循环。在这个程序清单中，一个 while 循环将值读入到数组。一个测试（i<ArSize）在数组被填满时循环结束，另一个测试（temp>=0）让用户通过输入一个负值来提前结束循环。该程序使用&&运算符将两个测试组合成一个条件。该程序还使用了两条 if 语句、一条 if else 语句和一个 for 循环，因此它演示了本章和第 5 章的多个主题。

程序清单 6.5 and.cpp

注意，该程序将输入放在临时变量 temp 中。在核实输入有效后，程序才将这个值赋给数组。

下面是该程序的两次运行情况。一次在输入 6 个值后结束：

另一次在输入负值后结束：

程序说明
来看看该程序的输入部分：

该程序首先将第一个输入值读入到临时变量（temp）中。然后，while 测试条件查看数组中是否还有空间（i<ArSize）以及输入值是否为非负（temp >=0）。如果满足条件，则将 temp 的值复制到数组中，并将数组索引加 1。此时，由于数组下标从 0 开始，因此 i 指示输入了多少个值。也是说，如果 i 从 0 开始，则第一轮循环将一个值赋给 naaq[0]，然后将 i 设置为 1。

当数组被填满或用户输入了负值时，循环将结束。注意，仅当 i 小于 ArSize 时，即数组中还有空间时，循环才将另外一个值读入到 temp 中。

获得数据后，如果没有输入任何数据（即第一次输入的是一个负数），程序将使用 if else 语句指出这一点，如果存在数据，就对数据进行处理。

6.2.3 用&&来设置取值范围

&&运算符还允许建立一系列 if else if else 语句，其中每种选择都对应于一个特定的取值范围。程序清单 6.6 演示了这种方法。另外，它还演示了一种用于处理一系列消息的技术。与 char 指针变量可以通过指向一个字符串的开始位置来标识该字符串一样，char 指针数组也可以标识一系列字符串，只要将每一个字符串的地址赋给各个数组元素即可。程序清单 6.6 使用 qualify 数组来存储 4 个字符串的地址，例如，qualify [1]存储字符串“mud tug-of-war\n”的地址。然后，程序便能够将 cout、strlen( ) 或 strcmp( ) 用于 qualify [1]，就像用于其他字符串指针一样。使用 const 限定符可以避免无意间修改这些字符串。

程序清单 6.6 more_and.cpp

下面是该程序的运行情况：

由于输入的年龄不与任何测试取值范围匹配，因此程序将索引设置为 3，然后打印相应的字符串。

程序说明
在程序清单 6.6 中，表达式 age > 17 && age < 35 测试年龄是否位于两个值之间，即年龄是否在 18 岁到 34 岁之间。表达式 age >= 35 && age < 50 使用<=运算符将 35 包括在取值范围内。如果程序使用 age > 35 && age < 50，则 35 将被所有的测试忽略。在使用取值范围测试时，应确保取值范围之间既没有缝隙，又没有重叠。另外，应确保正确设置每个取值范围（参见本节后面的旁注“取值范围测试”）。

if else 语句用来选择数组索引，而索引则标识特定的字符串。

取值范围测试

取值范围测试的每一部分都使用 AND 运算符将两个完整的关系表达式组合起来：

不要使用数学符号将其表示为：

编译器不会捕获这种错误，因为它仍然是有效的 C++语法。<运算符从左向右结合，因此上述表达式的含义如下：

但 17 < age 的值要么为 true（1），要么为 false（0）。不管是哪种情况，表达式 17 < age 的值都小于 35，因此整个测试的结果总是 true！

6.2.4 逻辑 NOT 运算符：!

!运算符将它后面的表达式的真值取反。也是说，如果 expression 为 true，则!expression 是 false；如果 expression 为 false，则!expression 是 true。更准确地说，如果 expression 为 true 或非零，则!expression 为 false。

通常，不使用这个运算符可以更清楚地表示关系：

然而，!运算符对于返回 true-false 值或可以被解释为 true-false 值的函数来说很有用。例如，如果 C-风格字符串 s1 和 s2 不同，则 strcmp(s1, s2) 将返回非零（true）值，否则返回 0。这意味着如果这两个字符串相同，则!strcmp(s1, s2) 为 true。

程序清单 6.7 使用这种技术（将!运算符用于函数返回值）来筛选可赋给 int 变量的数字输入。如果用户定义的函数 is_int( )（稍后将详细介绍）的参数位于 int 类型的取值范围内，则它将返回 true。然后，程序使用 while(!is-int(num)) 测试来拒绝不在该取值范围内的值。

程序清单 6.7 not.cpp

下面是该程序在 int 占 32 位的系统上的运行情况：

程序说明
如果给读取 int 值的程序输入一个过大的值，很多 C++实现只是将这个值截短为合适的大小，并不会通知丢失了数据。程序清单 6.7 中的程序避免了这样的问题，它首先将可能的 int 值作为 double 值来读取。double 类型的精度足以存储典型的 int 值，且取值范围更大。另一种选择是，使用 long long 来存储输入的值，因为其取值范围比 int 大。

布尔函数 is_int( ) 使用了 climits 文件（第 3 章讨论过）中定义的两个符号常量（INT_MAX 和 INT_MIN）来确定其参数是否位于适当的范围内。如果是，该函数将返回 true，否则返回 false。

main( ) 程序使用 while 循环来拒绝无效输入，直到用户输入有效的值为止。可以在输入超出取值范围时显示 int 的界限，这样程序将更为友好。确认输入有效后，程序将其赋给一个 int 变量。

6.2.5 逻辑运算符细节

正如本章前面指出的，C++逻辑 OR 和逻辑 AND 运算符的优先级都低于关系运算符。这意味着下面的表达式

将被解释为：

另一方面，!运算符的优先级高于所有的关系运算符和算术运算符。因此，要对表达式求反，必须用括号将其括起，如下所示：

第二个表达式总是为 false，因为!x 的值只能为 true 或 false，而它们将被转换为 1 或 0。

逻辑 AND 运算符的优先级高于逻辑 OR 运算符。因此，表达式：

被解释为：

也是说，一个条件是 age 位于 31～44，另一个条件是 weight 大于 300。如果这两个条件中的一个或全部都为 true，则整个表达式为 true。

当然，还可以用括号将所希望的解释告诉程序。例如，假设要用&&将 age 大于 50 或 weight 大于 300 的条件与 donation 大于 1000 的条件组合在一起，则必须使用括号将 OR 部分括起：

否则，编译器将把 weight 条件与 donation 条件（而不是 age 条件）组合在一起。

虽然 C++运算符的优先级规则常可能不使用括号便可以编写复合比较的语句，但最简单的方法还是用括号将测试进行分组，而不管是否需要括号。这样代码容易阅读，避免读者查看不常使用的优先级规则，并减少由于没有准确记住所使用的规则而出错的可能性。

C++确保程序从左向右进行计算逻辑表达式，并在知道答案后立刻停止。例如，假设有下面的条件：

如果第一个条件为 false，则整个表达式肯定为 false。这是因为要使整个表达式为 true，每个条件都必须为 true。知道第一个条件为 false 后，程序将不判定第二个条件。这个例子非常幸运，因为计算第二个条件将导致被 0 除，这是计算机没有定义的操作。

6.2.6 其他表示方式

并不是所有的键盘都提供了用作逻辑运算符的符号，因此 C++标准提供了另一种表示方式，如表 6.3 所示。标识符 and、or 和 not 都是 C++保留字，这意味着不能将它们用作变量名等。它们不是关键字，因为它们都是已有语言特性的另一种表示方式。另外，它们并不是 C 语言中的保留字，但 C 语言程序可以将它们用作运算符，只要在程序中包含了头文件 iso646.h。C++不要求使用头文件。

表 6.3 逻辑运算符：另一种表示方式

运算符	另一种表示方式
&&	and
‖	or
!	not