4.9 — 布尔值

在现实生活中，我们经常会问或被问到可以用“是”或“否”来回答的问题。“苹果是水果吗？” 是。“你喜欢芦笋吗？” 否。

现在考虑一个可以用“真”或“假”来回答的类似陈述：“苹果是水果”。这显然是真的。或者“我喜欢芦笋”。绝对是假的（真恶心！）。

这类只有两种可能结果（是/真，或否/假）的句子非常常见，以至于许多编程语言都包含一种特殊的类型来处理它们。这种类型称为**布尔**类型（注意：在英语中，布尔通常大写，因为它以其发明者乔治·布尔的名字命名）。

布尔变量

布尔变量是只能有两种可能值：true 和 false 的变量。

要声明一个布尔变量，我们使用关键字 bool。

bool b;

要初始化或将 true 或 false 值赋给布尔变量，我们使用关键字 true 和 false。

bool b1 { true };
bool b2 { false };
b1 = false;
bool b3 {}; // default initialize to false

就像一元减号运算符 (-) 可以将整数变为负数一样，逻辑非运算符 (!) 可以将布尔值从 true 翻转为 false，或从 false 翻转为 true。

bool b1 { !true }; // b1 will be initialized with the value false
bool b2 { !false }; // b2 will be initialized with the value true

布尔值实际上不是以“true”或“false”的词语存储在布尔变量中的。相反，它们以整型值存储：true 存储为整数 1，false 存储为整数 0。同样，当布尔值被评估时，它们实际上不会评估为“true”或“false”。它们评估为整数 0 (false) 或 1 (true)。因为布尔值存储整型值，所以它们被认为是整型类型。

打印布尔值

当我们打印布尔值时，std::cout 会打印 0 代表 false，打印 1 代表 true。

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << true << '\n'; // true evaluates to 1
    std::cout << !true << '\n'; // !true evaluates to 0

    bool b {false};
    std::cout << b << '\n'; // b is false, which evaluates to 0
    std::cout << !b << '\n'; // !b is true, which evaluates to 1
    return 0;
}

输出

1
0
0
1

使用 std::boolalpha 打印 true 或 false

如果你希望 std::cout 打印 true 或 false 而不是 0 或 1，你可以输出 std::boolalpha。这不会输出任何内容，但会操纵 std::cout 输出 bool 值的方式。

这是一个例子

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << true << '\n';
    std::cout << false << '\n';

    std::cout << std::boolalpha; // print bools as true or false

    std::cout << true << '\n';
    std::cout << false << '\n';
    return 0;
}

这会打印

1
0
true
false

你可以使用 std::noboolalpha 将其关闭。

整数到布尔值的转换

使用统一初始化时，您可以使用整数字面量 0（表示 false）和 1（表示 true）来初始化变量（但您实际上应该使用 false 和 true）。其他整数字面量会导致编译错误。

#include <iostream>

int main()
{
	bool bFalse { 0 }; // okay: initialized to false
	bool bTrue  { 1 }; // okay: initialized to true
	bool bNo    { 2 }; // error: narrowing conversions disallowed

	std::cout << bFalse << bTrue << bNo << '\n';
	
	return 0;
}

然而，在任何可以将整数转换为布尔值的上下文中，整数 0 将转换为 false，而任何其他整数将转换为 true。

#include <iostream>

int main()
{
	std::cout << std::boolalpha; // print bools as true or false

	bool b1 = 4 ; // copy initialization allows implicit conversion from int to bool
	std::cout << b1 << '\n';

	bool b2 = 0 ; // copy initialization allows implicit conversion from int to bool
	std::cout << b2 << '\n';

	return 0;
}

这会打印

true
false

注意：`bool b1 = 4;` 可能会产生警告。如果出现这种情况，您需要禁用将警告视为错误才能编译此示例。

输入布尔值

使用 std::cin 输入布尔值有时会困扰新程序员。

考虑以下程序

#include <iostream>

int main()
{
	bool b{}; // default initialize to false
	std::cout << "Enter a boolean value: ";
	std::cin >> b;
	std::cout << "You entered: " << b << '\n';

	return 0;
}

Enter a Boolean value: true
You entered: 0

等等，什么？

默认情况下，std::cin 只接受布尔变量的数字输入：0 是 false，1 是 true。任何其他数字值都将被解释为 true，并导致 std::cin 进入失败模式。任何非数字值都将被解释为 false，并导致 std::cin 进入失败模式。

在这种情况下，因为我们输入了 true，std::cin 静默失败并将 b 设置为 false。因此，当 std::cout 打印 b 的值时，它打印 0。

要让 std::cin 接受单词 false 和 true 作为输入，您必须首先输入 std::boolalpha。

#include <iostream>

int main()
{
	bool b{};
	std::cout << "Enter a boolean value: ";

	// Allow the user to input 'true' or 'false' for boolean values
	// This is case-sensitive, so True or TRUE will not work
	std::cin >> std::boolalpha;
	std::cin >> b;

	// Let's also output bool values as `true` or `false`
	std::cout << std::boolalpha;
	std::cout << "You entered: " << b << '\n';

	return 0;
}

但是，当输入启用 std::boolalpha 时，数字值将不再被接受（它们会评估为 false 并导致 std::cin 进入失败模式）。

请注意，我们使用 std::cin >> std::boolalpha; 将布尔值作为 true 或 false 输入，使用 std::cout << std::boolalpha; 将布尔值作为 true 或 false 输出。这些是独立的控制，可以单独打开（使用 std::boolalpha）或关闭（使用 std::noboolalpha）。

布尔返回值

布尔值经常用作检查某事是否为真的函数的返回值。此类函数通常以单词 *is*（例如 isEqual）或 *has*（例如 hasCommonDivisor）开头命名。

考虑以下示例，它与上面非常相似

#include <iostream>

// returns true if x and y are equal, false otherwise
bool isEqual(int x, int y)
{
    return x == y; // operator== returns true if x equals y, and false otherwise
}

int main()
{
    std::cout << "Enter an integer: ";
    int x{};
    std::cin >> x;

    std::cout << "Enter another integer: ";
    int y{};
    std::cin >> y;

    std::cout << std::boolalpha; // print bools as true or false
    
    std::cout << x << " and " << y << " are equal? ";
    std::cout << isEqual(x, y) << '\n'; // will return true or false

    return 0;
}

这是此程序两次运行的输出

Enter an integer: 5
Enter another integer: 5
5 and 5 are equal? true

Enter an integer: 6
Enter another integer: 4
6 and 4 are equal? false

这如何运作？首先我们读入 x 和 y 的整数值。接下来，表达式 isEqual(x, y) 被求值。在第一次运行时，这导致对 isEqual(5, 5) 的函数调用。在该函数内部，5 == 5 被求值，产生值 true。值 true 返回给调用者，由 std::cout 打印。在第二次运行时，对 isEqual(6, 4) 的调用返回值为 false。

布尔值需要一点时间来适应，但是一旦你理解了它们，它们的简洁性会让人耳目一新！布尔值也是语言的巨大组成部分——你最终会比所有其他基本类型加起来使用它们更多！

我们将在下一课继续探索布尔值。