Тернарная условная операция

Терна́рная усло́вная опера́ция (от лат. ternarius — «тройной») — реализованная во многих языках программирования операция, возвращающая свой второй или третий операнд в зависимости от значения логического выражения, заданного первым операндом. Аналогом тернарной условной операции в математической логике и булевой алгебре является условная дизъюнкция, которая записывается в виде $[p,q,r]$ и реализует алгоритм: «если $q$, то $p$, иначе $r$».

Обычно тернарная условная операция ассоциируется с операцией ?:, используемой в си-подобных языках программирования. На самом деле, подобные операции с другим синтаксисом имеются и во многих далёких по синтаксису от Си языках программирования. Среди популярных языков, в синтаксис которых встроена тернарная условная операция — Си, C++, JavaScript, Objective-C, C#, D, Java, ECMAScript, Perl, PHP, Python,Tcl, Ruby, Verilog, Turbo Basic. Своим появлением непосредственно в тернарной инфиксной форме эта операция обязана языку Алгол-60, в котором она имела синтаксис if o1 then o2 else o3 и затем языку BCPL (o1 -> o2, o3) вместо привычного теперь o1 ? o2 : o3. Прототипом же этой операции, в свою очередь, является условная функция cond языка Лисп, записываемая по правилам Лиспа в префиксной форме и имеющая произвольное количество аргументов.

Обычно в реализацию операции закладывается вычисление условия и только одного из выражений, что обеспечивает в ряде случаев расширенные возможности, например, выражение x > 0 ? 0 : sqrt(x) считается корректным, несмотря на то, что из отрицательных чисел корень не берётся.

Примеры

Символ Кронекера:

y = x == 0 ? 1 : 0.

Минимальное из чисел a и b:

min = (a < b) ? a : b

Может быть использована в ситуации, не связанной с присваиванием:

sprintf(
  Title,
  "%s %s",
  tv_system == TV_PAL ?
    "PAL" :
    "SECAM",
  tv_input ?
    Tv_Name[ tv_input - 1 ]:
    "TEST"
);

— в данном случае эквивалентная конструкция с использованием if-then-else потребовала бы записи вызова функции sprintf четыре раза.

Си-подобные языки

В базовом Си нет логического типа данных (в C99 появился логический тип _Bool), поэтому первый операнд должен быть числом (целым или вещественным) или указателем; сначала вычисляется именно его значение и сравнивается с нулём, и, если оно не равно нулю, вычисляется и возвращается второй операнд, в случае равенства — третий. Второй и третий операнды могут быть различных типов (включая void).

В C++ тернарная условная операция имеет тот же синтаксис, что и в Си, однако за счёт наличия разницы между инициализацией и присваиванием, бывают ситуации, когда операцию ?: нельзя заменить конструкцией if-then-else, как, например, в следующем случае:

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

using namespace std;

int main(int argc, char** argv)
{
    string name;
    ofstream fout;
    if (argc > 1 && argv[1])
    {
        name = argv[1];
        fout.open(name.c_str(), ios::out | ios::app);
    }
    ostream& sout = name.empty() ? cout : fout;
    return 0;
}

Здесь переменная sout инициализируется в момент объявления результатом работы тернарной операции. Подобного эффекта не удалось бы достичь простым присваиванием в том или ином случае.

Кроме того, тернарная условная операция может быть применена в левой части оператора присвоения:

#include <iostream>
int main () 
{
    int a=0, b=0;

    const bool cond = ...;
    (cond ? a : b) = 1;
    std::cout << "a=" << a << ','
              << "b=" << b << '\n';
}

В этом примере, если логическая переменная cond в строке 5 будет содержать значение true, то значение 1 будет присвоено переменной a, иначе, оно будет присвоено переменной b.

В C# на тернарную операцию накладываются дополнительные ограничения, связанные с типобезопасностью. Выражения 1 и 2 должны быть одного типа. Это приводит к следующему:

int a = 1;
double b = 0.0;
int nMax = (a>b) ? a : b;

Такой исходный код не будет компилироваться несмотря на то, что в конечном итоге значение nMax будет равно а. Поскольку a и b должны быть одного и того же типа, a повысится до double, чтобы соответствовать b. Тип результирующего значения тернарной операции оказывается double, и этот тип должен быть понижен до int при присваивании:

int a = 1;
double b = 0.0;
int nMax;
// Можно поступить так:
nMax = (int) ((a>b) ? a : b) ;
// ...или так
nMax = (a>b) ? a : (int)b;

Python

В Python используется синтаксис с применением ключевых слов if-else:

a = 42
b = 41
result = a if a > b else b
assert result == 42

Также можно реализовать через список:

[<выражение 1>, <выражение 2>][<условие>]

— будет возвращён результат выражения 1, если условие ложно; и выражения 2, если условие истинно. Если условие будет не булевым выражением, возможен выход за границы списка с исключением.

PHP

В PHP используется си-подобный синтаксис:

 $a = $b==1 ? "first value" :
      ($b==2 ? "second value" :
      ($b==3 ? "result value" : "default value"));

Тернарный оператор в PHP эквивалентен более длинной конструкции if — else. Следующие два примера эквивалентны:

//Первый пример
$result = isset($a) ? $a : 'DefaultValue';
//Второй пример
if (isset($a)) {
    $result = $a;
} else {
    $result = 'DefaultValue';
}

Такие конструкции часто применяются чтобы в любом случае проинициализировать переменную для последующих вычислений (иначе PHP выдаст ошибку уровня E_NOTICE).

Начиная с версии 5.3 появилась возможность не указывать второй параметр операции. Например, две следующих записи эквивалентны:

 $Variable = $_GET['Parameter'] ? $_GET['Parameter'] : 'DefaultValue';
 $Variable = $_GET['Parameter'] ?: 'DefaultValue';

Visual Basic

В классической версии Visual Basic существует тернарный оператор в виде функции IIf(Expr, TruePart, FalsePart). Данная функция имеет особенность: при оценке выражения Expr, также будут вычисляться TruePart и FalsePart, вне зависимости от результата выражения: истинно оно или ложно. Это может привести к неожиданным результатам, а иногда и к замедлению выполнения кода, если в качестве возвращаемых значений будет вызов функций с длительными операциями.

Dim iCount As Long

Public Sub Main()
    iCount = 1
    MsgBox IIf(1 = 1, FuncYes, FuncNo)
    
    'Переменная iCount будет содержать "3", т.к. обе функции будут выполнены
    MsgBox iCount
End Sub

Public Function FuncYes() As String
    iCount = iCount + 1
    FuncYes = "Да"
End Function

Public Function FuncNo() As String
    iCount = iCount + 1
    FuncNo = "Нет"
End Function

Для замены функции IIf можно переписать выражение в одну строку, но это не будет являться аналогом функции, а будет всего лишь краткая форма записи оператора ветвления

If Expr Then TruePart Else FalsePart

С появлением VB.NET, в синтаксис языка был включен привычный тернарный оператор и записывается как If(Expr, TruePart, FalsePart). Данный оператор использует сокращенные вычисления, в отличие от функции IIf, которая также для совместимости с прошлыми версиями доступна разработчику.

Встроенный язык 1С

В языке конфигурирования платформы 1С:Предприятие тернарный оператор имеет синтаксис:

?(логическое выражение, выражение 1, выражение 2)

Широко применяется в качестве сокращенной записи конструкций Если <логическое выражение> Тогда ... Иначе ... КонецЕсли
В версии платформы 7.7 была возможность использования тернарного оператора в правой части оператора присваивания.

Haskell

В Haskell операция ветвления if является условным выражением: else-выражение является обязательным и должно совпадать по типу с then-выражением. Также в стандартной библиотеке Data.Bool есть функция bool, возвращающая одно из двух выражений в зависимости от значения предиката.

Тернарная операция в привычной форме может быть определена как инфиксная функция через сопоставление с образцом (указание типов не обязательно):

(?) :: Bool -> a -> a -> a
(?) True  a _ = a
(?) False _ b = b

или через любую операцию ветвления, например if или case of:

(?) predicate thenExpr elseExpr = if predicate then thenExpr else elseExpr

(?) predicate thenExpr elseExpr = case predicate of {True -> thenExpr; _ -> elseExpr}

Поскольку (?) — инфиксная (бинарная) функция, то она принимает первые 2 аргумента и возвращает функцию одного аргумента. Для её применения к третьему аргументу используется аппликация ($):

True  ? "then" $ "else"
> "then"

False ? "then" $ "else"
> "else"

Литература

• Стефан Рэнди Дэвис, Чак Сфер. Глава 4. Операторы // C# 2005 для "чайников" = C# 2005 for dummies / под редакцией Т. Г. Сковородниковой. — М.-Спб.: Wiley, Диалектика, 2006. — С. 83. — ISBN 5-8459-1068-4.