Книга: C# 4.0: полное руководство
Операторы отношения и логические операторы
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 "истина7' 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 в данном разделе.
Ниже перечислены операторы отношения.
Оператор Значение
== Равно
!= Не равно
> Больше
< Меньше
>= Больше или равно
<= Меньше или равно
К числу логических относятся операторы, приведенные ниже.
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 <, >, <= или >= 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.
Операнды логических операторов должны относиться к типу bool, а результат выполнения логической операции также относится к типу bool. Логические операторы &, |, л и ! поддерживают основные логические операции И, ИЛИ, исключающее ИЛИ и НЕ в соответствии с приведенной ниже таблицей истинности.
p q p & q p | q p ^ q !p
false false false false false true
true false false true true false
false true false true true true
true true true true false false
Как следует из приведенной выше таблицы, результатом выполнения логической операции исключающее ИЛИ будет истинное значение (true), если один и только один ее операнд имеет значение true.
Ниже приведен пример программы, демонстрирующий применение нескольких операторов отношения и логических операторов.
// Продемонстрировать применение операторов
// отношения и логических операторов.
using System;
class RelLogOps {
static void Main() {
int i, j;
bool b1, b2;
i = 10;
j = 11;
if(i < j) Console.WriteLine("i < j");
if(i <= j) Console.WriteLine("i <= j");
if (i != j) Console.WriteLine("i != j");
if(i == j) Console.WriteLine("Нельзя выполнить");
if(i >= j) Console.WriteLine("Нельзя выполнить");
if(i > j) Console.WriteLine("Нельзя выполнить");
b1 = true;
b2 = false;
if(b1 & b2) Console.WriteLine("Нельзя выполнить");
if(!(b1 & b2)) Console.WriteLine("!(b1 & b2) — true");
if(b1 | b2) Console.WriteLine("bl I b2 - true");
if(b1 ^ b2) Console.WriteLine("bl ^ b2 — true");
}
}
Выполнение этой программы дает следующий результат.
i < j
i <= j
i != j
!(b1 & b2) — true
b1 | b2 — true
b1 A b2 - true
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 С#. Следовательно, в С# предусмотрен такой набор логических операторов, которого достаточно для построения практически любой логической операции, в том числе импликации. Импликация — 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.) Ниже приведена таблица истинности для операции импликации.
p q Результат импликации p и q
true true true
true false false
false false true
false true true
Операция импликации может быть построена на основе комбинации логических операторов ! и |, как в приведенной ниже строке кода.
! р I q
В следующем примере программы демонстрируется подобная реализация операции импликации.
// Построение операции импликации в С#.
using System;
class Implication {
static void Main() {
bool p=false, q=false;
int i, j;
for(i =0; i < 2; i++) {
for(j = 0; j < 2; j++) {
if(i==0) p = true;
if(i==1) p = false;
if(j==0) q = true;
if(j==1) q = false;
Console.WriteLine("p равно " + p + ", q равно " + q);
if ( !p | q)
Console.WriteLine("Результат импликации " + p +
" и " + q + " равен " + true);
Console.WriteLine();
}
}
}
}
Результат выполнения этой программы выглядит так.
p равно True, q равно True
Результат импликации True и True равен True
p равно True, q равно False
p равно False, q равно True
Результат импликации False и True равен True
p равно False, q равно False
Результат импликации False и False равен True
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. -
В приведенном ниже примере программы демонстрируется применение укороченного логического оператора И. В этой программе с помощью операции деления по модулю определяется следующее: делится ли значение переменной d на значение переменной п нацело. Если остаток от деления n/d равен нулю, то п делится на d нацело.
Но поскольку данная операция подразумевает деление, то для проверки условия деления на нуль служит укороченный логический оператор И.
// Продемонстрировать применение укороченных логических операторов.
using System;
class SCops {
static void Main() {
int n, d;
n = 10;
d = 2;
if(d != 0 && (n % d) == 0)
Console.WriteLine(n + " делится нацело на " + d);
d = 0; // задать нулевое значение переменной d
// d равно нулю, поэтому второй операнд не вычисляется
if(d != 0 && (n % d) == 0)
Console.WriteLine(n + " делится нацело на " + d);
// Если теперь попытаться сделать то же самое без укороченного
// логического оператора, то возникнет ошибка из-за деления на нуль,
if(d != 0 & (n % d) == 0)
Console.WriteLine(n + " делится нацело на " + d);
}
}
Для исключения ошибки из-за деления на нуль в операторе if сначала проверяется условие: равно ли нулю значение переменной d. Если оно равно нулю, то на этом выполнение укороченного логического оператора И завершается, а последующая операция деления по модулю не выполняется. Так, при первой проверке значение переменной d оказывается равным 2, поэтому выполняется операция деления по модулю. А при второй проверке это значение оказывается равным нулю, следовательно, операция деления по модулю пропускается, чтобы исключить деление на нуль. И наконец, выполняется обычный логический оператор И, когда вычисляются оба операнда. Если при этом происходит деление на нуль, то возникает ошибка при выполнении.
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. Рассмотрим следующий пример программы.
// Продемонстрировать значение побочных эффектов.
using System;
class SideEffects {
static void Main() {
int i;
bool someCondition = false;
i = 0;
// Значение переменной i инкрементируется,
// несмотря на то, что оператор if не выполняется,
if(someCondition & (++i < 100))
Console.WriteLine("Не выводится");
Console.WriteLine("Оператор if выполняется: " + i); // выводится 1
// В данном случае значение переменной i не инкрементируется,
// поскольку инкремент в укороченном логическом операторе опускается,
if(someCondition && ( ++i < 100))
Console.WriteLine("Не выводится");
Console.WriteLine("Оператор if выполняется: " + i); // по-прежнему 1 !!
}
}
Прежде всего обратим внимание на то, что переменная someCondition типа bool инициализируется значением false. Далее проанализируем каждый оператор if. Как следует из комментариев к данной программе, в первом операторе if переменная i инкрементируется, несмотря на то что значение переменной someCondition равно false. Когда применяется логический оператор &, как это имеет место в первом операторе if, выражение в правой части этого оператора вычисляется независимо от значения выражения в его левой части. А во втором операторе if применяется укороченный логический оператор. В этом случае значение переменной i не инкрементируется, поскольку левый операнд (переменная someCondition) имеет значение false, следовательно, выражение в правой части данного оператора пропускается. Из этого следует вывод: если в коде предполагается вычисление правого операнда логической операции И либо ИЛИ, то необходимо пользоваться неукороченными формами логических операций, доступных в С#.
И последнее замечание: укороченный оператор И называется также условным логическим оператором И, а укороченный оператор ИЛИ — условным логическим оператором ИЛИ.
Оглавление книги
