Re: [分享] 運算子優先順序 ?: 大於 = 大於 ,

[ShaDer (ShaDer)]

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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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 124.8.132.109
推 diabloevagto:還是分開寫的好
推 EntHeEnd:推
→ purincess:我剛剛跟我朋友說 my python is better than my c++
→ purincess:and my javascript is better than my c 在此得到印證(?
→ scwg: (a = 55) = 66 踩到 double assignment, a 要是多少都可吧
→ scwg: grammar 那邊的分析是對的, 不過 一、不當左值用 一樣有
→ scwg: multiple assignment 的問題
   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。

推 cole945:推 ``世界上根本就沒有 "運算子優先權表"'' 這句..
※ 編輯: purpose         來自: 124.8.132.109        (02/15 06:07)
推 DEATHX:世界上根本就沒有 "運算子優先權表" +1
推 Favonia:這問題超麻煩... orz
推 dSnAil:世界上根本就沒有 "運算子優先權表"+1
推 xxxx9659:記起來了 ?:運算式 不當左值使用
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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 = [phone];   //-- 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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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 111.251.73.137
※ 編輯: ShaDer          來自: 111.251.73.137       (02/26 11:02)
※ 編輯: ShaDer          來自: 111.251.73.137       (02/26 11:10)
※ 編輯: ShaDer          來自: 111.251.73.137       (02/26 11:15)
※ 編輯: ShaDer          來自: 111.251.73.137       (02/26 11:39)
→ uranusjr:?: 的用途是簡化語法, 如果還寫得落落長就失去意義了
推 xxxx9659:請問各位 這樣寫在任何的 C 或是 C++ 都是對的嗎？
→ xxxx9659:(2 > 1 ? varA : varB ) = 20;
→ xxxx9659:如果有再哪一版的 C / C++ 可能會錯那 我就不這樣寫了
推 purpose:http://codepad.org/tJlltMYs   C++ 成功
→ purpose:http://codepad.org/IfvXRc0w  C++ 失敗
→ purpose:當左值就是這麼難用 就是這麼難用 就是這麼難用
推 xxxx9659:大大不要激動XD  保險起見不要用就是了