​Вычисления по короткой схеме

Базовое и очень важное понятие для программирования в принципе и на плюсах в частности. Встретил просто английский термин short-circuit evaluation и понял, что, в целом, тема достойна поста.

Вычисления по короткой схеме, также известны как вычисления Маккарти — это стратегия вычисления в некоторых языках программирования, при которой второй логический оператор выполняется или вычисляется только в том случае, если первого логического оператора недостаточно для определения значения выражения. Таким образом, после того, как результат выражения становится очевидным, его вычисление прекращается.

Посмотрим, что это значит.

В плюсах есть два логических оператора, которые работают по этому признаку - && и ||. Логические И и ИЛИ.

Когда мы пишем if (expression1 && expression2) это значит, что сначала вычисляется expression1 и смотрится его значение. Если оно приводится к false, то результат всего составного условия - false. А expression2 даже не вычисляется. Если expression1 приводится к true, то вычисляем expression2 и уже его значение определит результат. Такое поведение вполне понятно. Выражение с логическим И истинно тогда и только тогда, когда истинны оба операнда. А если один из них ложный - тогда и все выражение ложно. Тогда нет смысла тратить время на вычисление expression2, если оно никак не повлияет на результат операции.

По аналогии работает оператор ИЛИ. Когда мы пишем if (expression1 || expression2) это значит, что сначала вычисляется expression1 и смотрится его значение. Если оно приводится к true, то результат всего составного условия - true. И, естественно, expression2 даже не вычисляется. Если expression1 приводится к false, то вычисляем expression2 и уже его значение определит результат. Все опять же исходит от определения. Выражение с логическим ИЛИ ложно тогда и только тогда, когда ложны оба операнда. А если один из них истинный - тогда и все выражение истинно. (Немного копипасты, но, надеюсь, вы выдержали).

Если немного обобщить, то в выражениях вида p1 && p2 && p3... либо p1 || p2 || p3 … вычисление продолжается слева направо, пока очередной операнд не даст false или true соответственно.

Почему это вообще важно?

Дело даже не в том, что мы сохраняем время на, по сути, ненужные вычисления. Безусловно, это кейс использования, но по моему мнению не самый важный.
Действительно важный кейс, без которого было бы сложно - первое выражение выступает как precondition для второго. Например, первое выражение проверяет параметр на равенство нулю, а второе выражение использует этот параметр в качестве делителя. Только тогда, когда параметр ненулевой, мы сможем вычислить деление. А когда нулевой, мы даже не приступим к делению. Такое условие обезопасит нас от банальной ошибки деления на ноль. Также очень часто проверки касаются границ массива. Если индекс в пределах размера массива, то можем его использовать дальше.

На этом правиле основано большинство составных условий, поэтому критически важно знать это правило, чтобы полностью понимать замысел автора кода.

Use preconditions for making important choice. Stay cool.

#cppcore