C++ &&、||、！逻辑运算符用法详解

逻辑运算符可以将两个或多个关系表达式连接成一个或使表达式的逻辑反转。本节将介绍如何使用逻辑运算符将两个或多个关系表达式组合成一个。表 1 列出了 C++ 的逻辑运算符。

表 1 逻辑运算符

运算符	含义	效 果
&&	与	将两个表达式连接成一个。两个表达式必须都为 true，整个表达式才为 true
||	或	将两个表达式连接成一个。必须有一个或两个表达式为 true，才能使整个表达式为 true。只要其中有一个为 true，那么另外一个就变得无关紧要
！	非	反转一个表达式的“真相”。它使一个表达式从 true 变成了 false，或者从 false 变成了 true

&& 运算符

&& 运算符被称为逻辑与运算符。它需要两个表达式作为操作数，并创建一个表达式，只有当两个子表达式都为 true 时，该表达式才为 true。

以下是使用 && 运算符的 if 语句示例：

if ((temperature <20) && (minutes > 12))
    cout << "The temperature is in the danger zone.";

请注意，这两个被逻辑与运算符连接在一起的表达式都是完整的表达式，它们的值可以被评估为 true 或 false。首先评估 temperature<20 以产生 true 或 false 的结果，然后评估 minutes>12 以产生 true 或 false 的结果，最后，这两个结果被 AND 并列在一起，以得出整个表达式的最终结果。

仅当 temperature 小于 20 且 minutes 大于 12 时，cout 语句才会执行，其中只要有一个表达式的结果被评估为 false，则整个表达式为 false，不执行 cout 语句。

表 2 显示了 && 运算符的真值表。该真值表列出了两个表达式可能的值及其所有可能的组合，以及由连接两个表达式的 && 操作返回的结果值。

表 2 逻辑与

子表达式值所有可能的组合	整体表达式的值
false && false	false（0）
false && true	false（0）
true && false	false（0）
true && true	true（1）

如该表所示，要使 && 运算符返回 true 值，则两个子表达式都必须为 true。

注意，如果 && 运算符左侧的子表达式为 false，则不会检查右侧的表达式。因为只要有一个子表达式为 false，则整个表达式都为 false，所以再检查剩余的表达式会浪费 CPU 时间。这被称为短路评估。

|| 运算符

|| 运算符被称为逻辑或运算符。它需要两个表达式作为操作数，并创建一个表达式，当任何一个子表达式为 true 时，该表达式为 true。

以下是一个使用 || 运算符的 if 语句示例：

if ((temperature < 20) || (temperature > 100))
    cout << "The temperature is in the danger zone.";

如果 temperature 小于 20 或者大于 100，那么 cout 语句将被执行。这两个子表达式只要其中一个为 true，则整个表达式为 true，执行 cout 语句。

注意，被逻辑或连接在一起的两件事情应该都是逻辑表达式，它们的值为 true 或 false，按以下形式书写的if条件是不正确的：

if (temperature <20 || >100)

表 3 显示了或（||）运算符的真值表。

表 3 逻辑或运算符真值表

子表达式值所有可能的组合	整体表达式的值
false || false	false（0）
false || true	true（1）
true || false	true（1）
true || true	true（1）

只要其中一个子表达式为 true，则整体表达式为 true，此时另外一个子表达式无论是 false 还是 true 都无关紧要。

需要注意的是，|| 运算符也将进行短路评估。如果 || 运算符左侧的子表达式为 true，则右侧的子表达式将不被检查，因为只要有一个子表达式为 true，那么整体表达式就可以被评估为 true。

! 运算符

! 运算符被称为逻辑非运算符，执行逻辑 NOT 操作。它可以反转一个操作数的真值或假值。换句话说，如果表达式为 true，那么 ! 运算符将返回 false，如果表达式为 false，则返回 true。

以下是一个使用 ! 运算符的 if 语句示例：

if (!(temperature > 100))
    cout << "You are below the maximum temperature. \n";

首先，表达式 (temperature > 100) 将被测试为 true 或 false，然后!运算符被应用于该值。如果表达式 (temperature>100) 为 true，则!运算符返回 false。如果为 false，则!运算符返回 true。在该例子中，它相当于问“温度是不是不大于 100?”或“温度大于 100 是不是假的？”

表 4 显示了非（!）运算符的真值表。

表 4 逻辑非运算符的真值表

表达式	表达式的值
! false	true（1）
! true	false（0）

布尔变量和！运算符

布尔变量的一个有趣特性是它的值可以简单地通过命名来测试。假设 moreData 是一个布尔变量，其测试语句如下：

if (moreData == true)

它可以简写为：

if (moreData)

再来看以下语句：

if (moreData == false)

它可以使用逻辑非运算符简写为：

if (! moreData)

布尔类型是 C99 标准新增加的，定义布尔类型变量的方式有两种，一种是使用 _Bool 类型，另一种是使用 <stdbool.h> 头文件中定义好的 bool 类型，感兴趣的小伙伴请猛击这里了解详情。 

&&、|| 和 ! 的优先级

&&、|| 和 ！的优先级为：

! > && > ||

! 运算符比许多 C++ 运算符具有更高的优先级。因此，为了避免错误，应始终将其操作数括在括号中，除非打算将其应用于没有其他操作符的变量或简单表达式。例如，来看以下表达式：

! (x > 2)
! x > 2

第一个表达式将 ！运算符应用于表达式 x>2，它是在问“x 是否不大于 2”，然而，第二个表达式是将 ！运算符应用于到 x。它是在问“x 的逻辑是否大于 2”。假设 x 被设置为 5，由于 5 是非零值，所以被认为是 true，而 ！运算符会将其反转为 false，即为 0，然后，> 运算符将确定 0 是否大于 2。为了避免这种错误，始终使用括号是明智的。

&& 和 || 运算符的优先级低于关系运算符，这意味着关系表达式先进行计算，然后再通过 && 和 || 运算符进行评估，因此有：

a > b && x < y 等同于（a > b) && (x < y)
a > b || x < y 等同于（a > b) | | (x < y)

因此，在关系运算符与 && 和 || 混合时，通常不需要括号。当然，无论如何，使用括号都是一个好主意，因为它们可以让程序更易读。

一个表达式中，可能包含多种运算符混合使用，例如 !a||++b+2*3&&a--，这种情况下先计算谁后计算谁，要根据各个运算符的优先级和结合性来决定，感兴趣的小伙伴请猛击这里详细了解各个运算符的优先级和结合性。

当表达式内包含多个运算符时，强烈建议用( )括号标明计算顺序。例如，在 && 和 || 同时使用的情况下，由于 && 的优先级高于 ||，如果没有括号表示执行顺序，那么 && 将永远在 || 之前完成，这可能并不符合编写者的初衷。比如有 3 个布尔变量 recentGrad、employed 和 goodCredit，则以下表达式：

recentGrad || employed && goodCredit

等同于以下表达式：

recentGrad || (employ && goodCredit)

但是它并不等同于以下表达式：

(recentGrad || employed)&& goodCredit