C#: 연산자 &&와 ||의 묘연함
C#의 연산자 오버로딩에서, 오버로딩할 수 없는 연산자가 있는데, 그것은 &&와 ||입니다. 하지만 다른 방법으로 오버로딩할 수 있죠. 연산자 true, false, &(논리 연산자), |(논리 연산자) 를 오버로딩하면 자동으로 되는 셈입니다. 그런데 그 동작이 특이합니다.
동작
클래스에 오버로딩된 T.true()와 T.false() 연산자는 직접 호출할 수 없지만, 여러 상황에서 간접 호출됩니다. 이번 상황도 그러하구요.
&&와 ||는 통상 Short-circuit operator라고 해서, 앞 항으로 전체 항이 뭔지 알 수 있으면 뒤에를 계산하지 않습니다. 반면, 비트 연산자가 아닌 &와 |는 연산대상을 모두 연산합니다.
&&와 ||의 동작은 스펙에서 다음처럼 말하고 있습니다.
x && y이면T.false(x) ? x : T.&(x, y)x || y이면T.true(x) ? x : T.|(x, y)
그러니까 &&의 경우 x에 대해 오버로딩된 T.false() 연산자가 참이면 (값이 false 이면) 아예 y 값은 확인도 안 한다는 소리입니다.
그런데
그래서 &&의 경우 T.false() 연산자의 결과가 참이면 그냥 끝나야 하는데…
오늘 질문 들어온 코드는 그렇지 않았습니다. 지금에서야 알았지만, 왠지 T.true()나 T.false()가 한 번씩 더 있습니다.
b1은 true, b2는 false임
XBool.Constructor(): not_initialized
XBool.Constructor(): not_initialized
=== evaluating b1 && b2 ===
XBool.false()
XBool.&()
XBool.true()
b1 && b2 == false
true && false의 호출 순서가 T.false() → T.&() → T.true() 라고요? 왜 마지막에 T.true()가???
그래서 개체의 이름을 나타내는 부분을 추가했는데요.
XBool.Constructor(): not_initialized
XBool.Constructor(): not_initialized
=== evaluating b1 && b2 ===
XBool.false(): b1
XBool.&(): b1, b2
XBool.Constructor(): not_initialized
XBool.true(): not_initialized
b1 && b2 == false
아하. T.&() 이나 T.|() 에서 반환한 새 개체에 대해 T.true()가 호출되는군요.
범인은 if문
그래서 알아차렸습니다. 범인은 if문이었습니다. if 에서 값을 평가하기 위해 &&이나 ||에서 반환된 값에 T.true()를 한 번 더 호출한 것이죠. 그래서 if를 뗐더니 스펙에 나와있는대로입니다.
=== evaluating b1 && b2 ===
XBool.false(): b1
XBool.&(): b1, b2
XBool.Constructor(): not_initialized
b3 : False
=== evaluating if(b1 && b2) ===
XBool.false(): b1
XBool.&(): b1, b2
XBool.Constructor(): not_initialized
XBool.true(): not_initialized
b1 && b2 == false
정말 조심해야겠다고 생각한 게, 커스텀 &&이나 ||, T.|(), T.&()는 bool이 아닌 T를 반환한다는 점입니다.
부록: 테스트용 최종 코드
using System;
class Program
{
class XBool
{
public bool b;
public string name = "not_initialized";
public XBool(bool b)
{
Console.WriteLine("XBool.Constructor(): " + name);
this.b = b;
}
public static explicit operator bool(XBool x)
{
Console.WriteLine("XBool.explicit-bool(): " + x.name);
return x.b;
}
public static bool operator true(XBool x)
{
Console.WriteLine("XBool.true(): " + x.name);
return x.b ? true : false;
}
public static bool operator false(XBool x)
{
Console.WriteLine("XBool.false(): " + x.name);
return x.b ? false : true;
}
public static XBool operator &(XBool x, XBool y)
{
Console.WriteLine("XBool.&(): " + x.name + ", " + y.name);
return new XBool(x.b && y.b);
}
public static XBool operator |(XBool x, XBool y)
{
Console.WriteLine("XBool.|(): " + x.name + ", " + y.name);
return new XBool(x.b || y.b);
}
}
static void Main(string[] args)
{
XBool b1 = new XBool(true); b1.name = "b1";
XBool b2 = new XBool(false); b2.name = "b2";
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("=== evaluating b1 && b2 ===");
XBool b3 = b1 && b2;
b3.name = "b3";
Console.WriteLine("b3 : " + b3.b);
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("=== evaluating if(b1 && b2) ===");
if (b1 && b2) Console.WriteLine("b1 && b2 == true");
else Console.WriteLine("b1 && b2 == false");
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("=== evaluating if(b1 || b2) ===");
if (b1 || b2) Console.WriteLine("b1 || b2 == true");
else Console.WriteLine("b1 || b2 == false");
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("=== evaluating if(b2 || b1) ===");
if (b2 || b1) Console.WriteLine("b2 || b1 == true");
else Console.WriteLine("b2 || b1 == false");
}
}