问题

为什么大多数人用C++时都要用&&,||和!来表示与或非,而不是用and or not?

回答
这背后的原因,其实挺有趣的,涉及到编程语言的历史演变、效率考量,以及开发者们多年来形成的习惯和偏好。简单来说,C++ 使用 `&&`、`||` 和 `!` 来表示逻辑运算,而不是 `and`、`or` 和 `not`,主要是为了历史兼容性、效率以及更简洁的语法。

咱们就掰开了揉碎了聊聊。

1. C++ 的“前世今生”:与 C 的血脉传承

理解 C++ 为什么会这样,就得先看看它的“老前辈”——C 语言。

C 语言是在上世纪 70 年代由丹尼斯·里奇(Dennis Ritchie)在贝尔实验室开发的。那时候,计算机的资源还非常有限,内存昂贵,处理器速度也没现在这么快。所以,一切设计的出发点,都是为了效率和简洁。

C 语言的设计哲学: C 语言的设计目标是提供一种接近硬件的、高效的语言,同时又能支持结构化编程。它需要一种简洁、易于编译器处理的语法。
逻辑运算符的选择: 在 C 语言诞生的年代,使用像 `&&`、`||` 这样的符号来表示逻辑运算,比使用像 `and` 这样的英文单词要更加紧凑。你想想,在代码里写 `if (a > 0 && b < 10)` 和 `if (a > 0 and b < 10)`,后者虽然可能更易读一些,但前者在输入和占用字节上都更节省。而且,这些符号的含义在许多数学和逻辑符号中也很常见,不至于太突兀。
C++ 的继承: C++ 是在 C 语言的基础上发展起来的,它的设计目标之一就是兼容 C 语言。很多 C++ 的语法和特性,都是为了能够无缝地编译和运行 C 代码。因此,C++ 自然而然地就继承了 C 语言的逻辑运算符风格。

2. 效率的考量:编译器与性能的权衡

虽然现在计算机性能强大到我们可以奢侈地追求代码的易读性,但在 C++ 的早期,以及在一些对性能极致追求的场景下,这种选择是有其合理性的。

编译器解析的便利性: 像 `&&`、`||` 这样的符号,对于编译器来说,是独立的、一眼就能识别的标记。编译器在词法分析和语法分析阶段,可以非常快速地将它们识别出来,并将它们与关键字(如 `if`、`while`、`for`)区分开。而 `and`、`or` 这样的单词,虽然也是关键字,但在解析时可能需要更复杂的上下文分析,尤其是在不同语言环境中,关键字的冲突风险也可能增加。
避免与普通标识符混淆: 如果 C++ 使用 `and`、`or` 作为关键字,那么当你在代码中定义一个变量叫做 `and`(虽然这是个坏主意,但不排除这种可能性)或者函数名叫 `or` 时,编译器就可能在识别上出现歧义。使用 `&&`、`||` 这样的特殊符号,则极大地降低了与用户自定义标识符(变量名、函数名等)发生冲突的可能性。
短路求值 (Shortcircuit Evaluation): 这是 C++ (以及 C) 逻辑运算符的一个重要特性。
对于 `&&`(逻辑与),如果左边的表达式结果为假(`false`),那么右边的表达式根本就不会被计算。因为整个表达式的结果已经确定是 `false` 了,再看右边也没意义,而且还能避免潜在的副作用(比如右边表达式可能包含函数调用,如果它被跳过,就能省去执行这个函数的开销)。
对于 `||`(逻辑或),如果左边的表达式结果为真(`true`),那么右边的表达式也不会被计算。因为整个表达式的结果已经确定是 `true` 了。
这种短路求值是非常高效的,它能节省 CPU 时间,并且是 C++ 风格代码中经常利用的一种编程技巧。如果使用 `and` 和 `or`,理论上也可以实现短路求值,但符号化的 `&&` 和 `||` 在某些语言的实现中可能更便于编译器直接映射到底层的机器指令,或者更容易保证这种行为的一致性。

3. 简洁与“代码的仪式感”

虽然易读性也很重要,但在 C++ 的编程世界里,简洁性也占有重要的地位。

键入的效率: 只需要输入两个字符 `&&`,而不是四个字符 `and`。在编写大量的条件判断时,这点差异累积起来也是可观的。
视觉上的区分: `&&` 和 `||` 这样的符号,在代码中非常醒目,能够快速地与普通的文本和数字区分开来,一眼就能看出这是一个逻辑判断。这给一些开发者带来了一种“代码的仪式感”或是一种风格上的偏好。
普遍接受的编程风格: 经过几十年的发展,使用 `&&` 和 `||` 已经成为了 C++ 和许多类 C 语言(如 Java, C, JavaScript 等)的标准编程风格。大多数 C++ 开发者已经习惯了这种写法,并在阅读代码时自然而然地理解它们。这种广泛的接受度本身也形成了一种“惯性”。

4. 其他语言的“参考”与历史的延续

值得一提的是,其他一些语言也受到了 C 语言的启发,选择了类似的符号化逻辑运算符。

Java, C, JavaScript 等: 这些语言在语法上很大程度上借鉴了 C/C++ 的风格,自然也采用了 `&&` 和 `||`。
Python 的不同之处: 像 Python 这样的语言,则选择了使用 `and`、`or`、`not` 这样的英文关键字。这反映了 Python 更侧重于代码的自然语言化和易读性。但即便是 Python,在处理某些特定情况时,可能也会有其他更底层的实现方式。

为什么不“统一”一下?

你可能会问,既然 `and`/`or` 易读性更好,为什么 C++ 不像 Python 那样,在后续版本中加入对 `and`、`or` 的支持呢?

向后兼容性的挑战: C++ 的一个核心设计原则就是向后兼容。如果 C++ 突然加入了 `and` 和 `or` 作为关键字,那么所有现有的使用 `and`、`or` 作为变量名或函数名的代码(尽管不推荐,但确实存在)都会立刻失效,这会造成巨大的兼容性问题和迁移成本。
核心语言设计的惯性: 语言的设计一旦形成了一种成熟的模式,想要改变它的核心语法是非常困难的。编译器、工具链(调试器、静态分析器等)都已经围绕着现有的语法构建了庞大的生态系统。
C++ 的社区文化: C++ 社区在一定程度上也是接受并推崇这种简洁、高效的风格的。很多开发者已经习惯了这种写法,并且认为它是 C++ 语言特有的一种“美感”。

总结一下

总的来说,C++ 使用 `&&`、`||` 和 `!` 而非 `and`、`or` 和 `not`,是一个多方面因素共同作用的结果:

1. 历史传承: 源自 C 语言,为了兼容性。
2. 效率优先: 更紧凑,编译器解析更便捷,支持短路求值。
3. 避免冲突: 减少与用户自定义标识符的命名冲突。
4. 简洁美学与习惯: 键入更少,视觉区分明显,形成了行业标准。

虽然从纯粹的“易读性”角度来看,英文单词可能更直观,但 C++ 的设计者在那个时代做出了符合当时环境和技术条件的权衡。而这种选择,也最终塑造了我们今天所看到的 C++ 编程风格和生态。所以,下次你在写 C++ 代码时看到 `&&` 和 `||`,就知道它们背后有着这么一段故事啦!

网友意见

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首先是这么写,符合一般数学运算的直觉。而且C++传统上比较看重这点:要不然也不会特意弄运算符重载这种语法糖出来了——你看java就懒得搞这么一套东西。

而且运算符很容易和变量区分开来,尤其是在一些语法没有着色或者语法着色不完全的场合(例如说贴示例代码到论坛之类的)。

最后,这两东西的学习成本根本没区别。事实上学习逻辑运算、优先级、布尔类型转换等等的时候,顺带了解&&、||、!,完全是顺手的事情。

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从编译器设计角度来说,识别匹配特殊符号比识别自然语言文字容易的多,作为历史悠久的语言,早期这么设计非常合理。

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