[爆卦]c語言運算子優先順序是什麼?優點缺點精華區懶人包

為什麼這篇c語言運算子優先順序鄉民發文收入到精華區:因為在c語言運算子優先順序這個討論話題中,有許多相關的文章在討論,這篇最有參考價值!作者ShaDer (ShaDer)看板C_and_CPP標題Re: [分享] 運算子優先順序 ?: ...


本文完整收錄 purpose 君之原文,請詳細讀完原文再看我的回應。

※ 引述《purpose (purpose)》之銘言:

C++ Primer 4/e (P.170) 中,運算子優先序 (Operator Precedence) 如下表:

?: (conditional) expr ? expr : expr 右—結合性

= (assignment) lvalue = expr 右—結合性

, (comma) expr, expr 左—結合性

####

考慮以下程式:

int main() {
1 ? puts("123"), puts("456") : puts("789"), puts("ABC");
return 0;
}

執行後:
123
456
ABC

眾所接知的是 ?: 是唯一的三元運算子,所以上面的運算中,
運算元I 必然是常數 1,
運算元II 只能是被夾在中間的運算式 puts("123"), puts("4567"),
運算元III 有兩種可能:
puts("789")
puts("789"), puts("ABC")

其中,第二種可能代表 puts(789) 先與 comma 綁定成一體,
成為 (puts("789"), puts("ABC")) 之後,才以運算元III 的身份參戰。

從結果來看,顯然 comma 運算子的優先次序,確實低於 ?: 運算子。

####

接著把 , 改成 = (賦值),再次驗證 ?: 的優先地位。

#include <stdio.h>
int main() {
int a = 1, b = 2;
1 ? a = 55 : b = 66;

printf("a = %d, b = %d", a, b);
return 0;
}

執行後 (C++ Compiler):

a = 55, b = 2

執行後 (C Compiler):

error C2106: '=' : 左運算元必須是左值 (l-value)

這裡就出現爭議了。

####

假設: 其實 ?: 優先權高於 assignment (=)

那就應該跟上次的分析過程相同,其運算元III 同樣為 b,又判斷式為 true,
最終傳回運算元II 當作 result,再以此 result 去執行最後的 = 66,
即 if (true) { (a = 55) = 66 };

又 C99 標準的規定是:
A conditional expression does not yield an lvalue.

故 55 = 66 得到一個 C2106 編譯錯誤,也是合情合理的。

又 C++03 標準的規定是:
If the second and third operands are lvalues and
have the same type, the result is of that type and is an lvalue.

故 (a = 55) 可以得到同樣是 int 型態的左值,最後再跑 = 66
理論上,最後會讓 a 變成 66,但實際結果是 55。

可見「?: 優先權高於 =」這個假設是錯的。

假設: 其實 ?: 優先權跟 assignment (=) 相等

在這個假設之下,因為 b 參與 ?: 跟 = 兩個運算子,雙方優先權相等,
所以依照右結合性,運算元III 將是 (b = 66),最終結果吻合 C++ 編譯器
跑出來的結果。

但 C 編譯器說「左運算元必須是左值」,此錯誤在此假設下,
就變成無理取鬧了。
運算元II 中「a = 55」是左值;
運算元III 中「b = 66」 亦為左值。

可見「?: 優先權等於 =」這個假設應該也是錯的。

世界上根本就沒有 "運算子優先權表",也可以說人人都是...

在 C++03 標準中,有這麼一句話:
The precedence of operators is not directly specified,
but it can be derived from the syntax.

根據 C99 / C++03 兩標準,可知

conditional-expression:
logical-or-expression
logical-or-expression ? expression : ┌ C++ 標準:assignment-expression
└ C99 標準:conditional-expression

重點就是,"assignment-運算式" 包含 "conditional-運算式",前者是後者的超集,
一個 "賦值運算式" 文法上可以替換成 "條件運算式",但反過來就不行。

所以 1 ? a = 55 : b = 66; 這個 statement 中,
可以把 b = 66 當成 "賦值運算式",最終使整個 statement,
在 C++ 文法下變成一組條件運算式。

但 C 的文法下,運算元III 要求是更狹窄的條件運算式,所以只能是 b 本身,
最終導致 a 的右值無法跟 66 進行運算的錯誤。


至於 comma 運算子,只能出現在 "賦值運算式" 的超集 "expression" 內:

expression:
assignment-expression
expression , assignment-expression

已知 "expression" 可以轉成 "賦值運算式",但是 "賦值運算式" 無法長大
變成 "expression",故 ?: 的運算元III 不會有 , 的參與。

故 1 ? puts("123"), puts("456") : puts("789"), puts("ABC"); 的結果
會是印出 123 456 ABC

除非在 "expression" 左右兩邊加上 () 就會變成 primary-expression,就可視為
單純的運算元使用了。

關於 ?: 的總結

一、不當左值用

int a = 10; int b = 20;
( 1 ? (a = 30) : (b = 40) ) = 50;
printf("a = %d, b = %d\n", a, b);

結果是 a = 50, b = 20

哪天心血來潮把這段 code 貼到 C 就編譯錯誤了;
在 C++,把 int b 改成 short int b 就又編譯錯誤了,不經改的東西很難用。

二、最好不要用

看別人程式碼,若運算式寫落落長,又沒加小括號,
這時看運算子優先權表格來判斷,還是很方便的,前提就是別碰到 ?:

根據經驗,只要 ?: 的冒號後面塞了一堆東西,就是傷眼睛的時候了。

賦值變數 = ? 數值1 : 數值2;
求絕對值函數( (a > b)? 數值1 : 數值2 );

像這樣簡單的形式,則是無妨的。





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◆ From: 124.8.132.109
diabloevagto:還是分開寫的好 02/14 23:52
EntHeEnd:推 02/15 01:01
purincess:我剛剛跟我朋友說 my python is better than my c++ 02/15 01:27
purincess:and my javascript is better than my c 在此得到印證(? 02/15 01:27
scwg: (a = 55) = 66 踩到 double assignment, a 要是多少都可吧 02/15 03:25
scwg: grammar 那邊的分析是對的, 不過 一、不當左值用 一樣有 02/15 03:33
scwg: multiple assignment 的問題 02/15 03:33

感謝。

依據 C++03 在 5.17 Assignment operators 的內文中說:
The result of the assignment operation is the value stored in the
left operand after the assignment has taken place;
the result is an lvalue.

所以 (a = 55) = 66 這樣的運算,在 C++ 環境下,a 應該可以得到 66。
同時,在 C 的環境下,總是會變成 invalid lvalue in assignment 編譯錯誤。

不知道這樣理解對嗎?謝謝。

cole945:推 ``世界上根本就沒有 "運算子優先權表"'' 這句.. 02/15 05:00
※ 編輯: purpose 來自: 124.8.132.109 (02/15 06:07)
DEATHX:世界上根本就沒有 "運算子優先權表" +1 02/15 08:59
Favonia:這問題超麻煩... orz 02/15 19:04
dSnAil:世界上根本就沒有 "運算子優先權表"+1 02/15 21:03
xxxx9659:記起來了 ?:運算式 不當左值使用 02/17 19:42

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請先詳細讀完上文,以下回應開始:

一點淺見與各位分享,若有錯誤請指正,並請海涵,謝謝。

先講結論:

(一)在 C99 中「=」的結果不是 lvalue,但 C++03 中卻是
lvalue,此結果導致「?:」運算子的傳回值也是不同的。

(二)若「A?B:C」中的 C 中含有「=」的時候,GCC C++
Compiler 會將整個敘述視為是 assignment-expression,而不是
範圍較小的 conditional-expression,也就是說「A?B:C」
如果是「1 ? varA = 1 : varB = 2 ;」,其中的敘述C是
「varB = 2」,而不是「varB」,但我個人認為這不符合程設邏輯
,如果有兩種選擇的話,編譯器應當選擇較小範圍感覺上較合理,
更何況「?:」運算子的順序還高過「=」運算子呢,這不知道算不
算 GCC 的 Bug?;另一方面,GCC C Compiler 則將
「1 ? varA = 1 : varB = 2 ;」中的敘述C視為「varB」,因此
整個敘述變成了先執行「?:」傳回了一個「不是lvalue」的值(注
意在 C++ 中傳回 lvalue!),然後將此值經由「=」賦予 2,然
而又因為此值不是 lvalue 因此編譯器回報錯誤(lvalue
required as left operand of assignment)。

<註>在 Wikipedia (2013/02/26) 的 Operators in C and C++ 條目提到:
----------------------------------------------------------------------
The binding of operators in C and C++ is specified (in the
corresponding Standards) by a factored language grammar, rather
than a precedence table. This creates some subtle conflicts.

For example, in C, the syntax for a conditional expression is:
logical-OR-expression ? expression : conditional-expression

while in C++ it is:
logical-OR-expression ? expression : assignment-expression

Hence, the expression:
e = a < d ? a++ : a = d
is parsed differently in the two languages.

In C, this expression is a syntax error, but many compilers
parse it as:
e = ((a < d ? a++ : a) = d)
which is a semantic error, since the result of the
conditional-expression (which might be a++) is not an lvalue.

In C++, it is parsed as:
e = (a < d ? a++ : (a = d))
which is a valid expression.
----------------------------------------------------------------------

(三)誠如 purpose 君所言,C++03 中提到「The precedence of
operators is not directly specified, but it can be derived
from the syntax.」,我想這就是造就第二點的原因。例如
「i=0, i++, i++;」,值得注意的是「++」運算子的順序高於「,」
運算子以及「=」運算子,但根據 C++03 的說法 i 應當是 2!

(四)個人認為在寫程式的時候,應當不要使用如此容易讓人疑惑,
甚至可能在某些實作環境也可能讓編譯器疑惑的語法;不才亦認為如
此作法並不會讓程式執行起來更快,因為編譯器的工作是將程式語言
敘述轉成機器碼,或許語法寫得複雜難懂,但結果卻跟簡單語法一樣
(何況現今許多編譯器都已經號稱有最佳化的功能了),所以這樣做
可說是得不償失,減少了移植性和可讀性、維護性。

(五)希望各位在討論這個主題的時候可以列出編譯的環境,因為在
各種實做環境說不定結果是不同的。

(六)以下提供兩個檔案,是我用以實驗的程式,請各位參考;註解
內是利用 GCC 4.7.2 編譯並執行的結果,並請有其他環境(MSVC,
IntelCompiler)的朋友提供執行結果,謝謝。



============ CODE START ============

/* ---------------------------------------------------------
* Description: the Usage of '?:' Operators ( C++ version )
* Author: ShaDer(ptt.cc) (aka. ShaD)
* License: General Public License version 2 (GPLv2)
* Compiler: C++ (gcc-4.7.2)
----------------------------------------------------------*/

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {

int TelNum = +886-2-3366-3366; //-- This is NOT my number :)
cout << TelNum << "\n"; //-- output test: -5848

int a, b, c;

/*
a = 9, b = 10;
1 ? a = 99 : b = 1010;
cout << a << "\n"; // 99
cout << b << "\n"; // 10
*/
/*
a = 3, b = 4;
(1 ? a = 33 : b) = 44;
cout << a << "\n"; // 44(!!!)
cout << b << "\n"; // 4
*/
/*
a = 5, b = 6;
(1) ? (a = 55) : (b) = 66;
cout << a << "\n"; // 55
cout << b << "\n"; // 6
*/
/*
a = 7, b = 8;
1 ? (a = 77) : b = 88;
cout << a << "\n"; // 77
cout << b << "\n"; // 8
*/
/*
a = 5, b = 6, c = 1;
1 ? a = 55 : b = c++;
cout << a << "\n"; // 55
cout << b << "\n"; // 6
cout << c << "\n"; // 1
a = 5, b = 6, c = 1;
1 ? a = 55 : b = ++c;
cout << a << "\n"; // 55
cout << b << "\n"; // 6
cout << c << "\n"; // 1
*/
/*
a = 5, b = 6, c = 1;
(1 ? a = 55 : b) = (c++);
cout << a << "\n"; // 1
cout << b << "\n"; // 6
cout << c << "\n"; // 2
*/
/*
a = 5, b = 6, c = 1;
(1 ? a = 55 : b++) = (c++);
// Error: lvalue required as left operand of assignment
cout << a << "\n";
cout << b << "\n";
cout << c << "\n";
*/
/*
a = 5, b = 6, c = 1;
(1 ? a = 55 : (b++)) = (c++);
// Error: lvalue required as left operand of assignment
cout << a << "\n";
cout << b << "\n";
cout << c << "\n";
*/

return 0;
}

============= CODE END =============



============ CODE START ============

/* ---------------------------------------------------------
* Description: the Usage of '?:' Operators ( C version )
* Author: ShaDer(ptt.cc) (aka. ShaD)
* License: General Public License version 2 (GPLv2)
* Compiler: C/C++ (gcc-4.7.2)
----------------------------------------------------------*/

#include <stdio.h>

int main(void) {

int a, b;

a = 1, b = 2;
1 ? (a = 11) : (b = 22) ;
printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
/* C: a = 11, b = 2 */
/* C++: a = 11, b = 2 */


a = 3, b = 4;
1 ? a = 33 : (b = 44) ;
printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
/* C: a = 33, b = 4 */
/* C++: a = 33, b = 4 */


/**********************************************************************
| 敘述『(1 ? (a = 55) : b ) = 66;』不符合 C99 規則,但 C++03 則通過, |
| 原因應來自 assignment operators 在 C++03 的結果是 lvalue,但在 C99 |
| 卻不是 lvalue,此結果導致「?:」運算子的傳回值也是不同的。 |
**********************************************************************/
a = 5, b = 6;
(1 ? a = 55 : b ) = 66 ;
printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
/* C: ERROR: lvalue required as left operand of assignment */
/* C++: a = 66, b = 6 */


a = 7, b = 8;
1 ? (a = 77) : b = 88 ;
printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
/* C: ERROR: lvalue required as left operand of assignment */
/* C++: a = 77, b = 8 */


a = 9, b = 10;
1 ? a = 99 : b = 1010 ;
printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
/* C: ERROR: lvalue required as left operand of assignment */
/* C++: a = 99, b = 10 */


return 0;
}

============= CODE END =============



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