淺談「Short-Circuit AND/OR」與「Bitwise AND/OR」的差別
概要
在撰寫程式時，「AND」和「 OR」都是用於邏輯判斷的運算子，但一般情況下，我們所使用的都是屬於「Short-Circuit」類，即「&&」和「||」，而非「Bitwise」類的「&」和「|」。
那麼「Bitwise」和「Short-Circuit」的差別在哪？且聽筆者娓娓道來。
正文
首先，先看官方文件中，「Operators」單元中的分類表，如下：
上圖紅色框示的部分，「&」與「&&」，「|」與「||」，皆歸為不同類型的運算子；其中，「&」和「|」屬於「Bitwise」類，而「&&」和「||」則是「Logical」類。
關於「Bitwise」和「Logical」的差異可以參考官方的教學文件：「Bitwise and Logical Operators」，如下：
事實上，「Bitwise」即「位元運算」，「&」和「|」都屬於其中的一種，而且它們不僅能用於「整數運算」，如下：
同時也能用於「邏輯運算」，如下：
然而，在多數的情況下，我們撰寫程式碼僅需要使用簡單「邏輯判斷」，因此，「Conditional-And Operator：&&」與「Conditional-Or Operator：||」就有用武之地了。
就如官方文件所述，「&&」幾乎等同於「& on boolean operands.」，如下：
但有一點要特別注意，就是「&&」具有「Short-Circuit」的機制，「&」則無。
「Short-Circuit」機制
至於「Short-Circuit」，它是一種「效率優化」的機制。
以「&&」為例，「&&」是「和」的意思，其輸出為真的條件就是該運算子兩邊的條件判斷皆為真；而「&&」判斷過程是由右至左，因此當「&&」在判斷時，只要右邊的條件式為「false」，那該運算就會被判斷為「false」直接輸出，而不會繼續判斷左邊的條件式，例子如下：
這段程式碼一經執行會成功打印「fasle」，倘若我們將其中的運算子「&&」置換成「&」，如下：
此時再執行一次程式碼，就會發現程式執行的結果改變了。
使用「&」作為判斷的程式碼會拋出「ArithmeticException」的異常；與使用「&&」時的結果不同。
雖然兩段程式都存在有造成異常的代碼：「 y / x > 0 」，但由於「&&」具有「Short-Circuit」的特性，所以當「Short-Circuit And」在判斷完第「x != 0」為「false」後，它就直接結束這個邏輯判斷並進入到下一行程式碼；也就是說，對於該段程式而言，造成異常的代碼：「 y / x > 0 」並不會被執行到，所以異常自然就不會產生。
反之，當我們使用「&」進行邏輯判斷時，按照其特性，它必須將所有的判斷條件都執行完畢，因此它不論前面的結果是否為「false」，都會執行到造成異常的代碼：「 y / x > 0 」，而當該段代碼一經執行，異常自然就會產生。
那麼關於「Short-Circuit」介紹就這邊，如果對於「Bitwise」有興趣的讀者們，可以參考「台大開放式課程：計算機概論」這門課程。
另外，上述介紹雖然是以「&」和「&&」關係為例，但「|」與「||」的關係亦是如此。
總結
綜觀上述，「Short-Circuit」就像是實作在「&&」和「||」的一種特性，那麼為什麼「Short-Circuit」不實作在「&」和「|」上呢？
關於這問題筆者曾思考過，事實上，該問題也曾在「StackOverFlow」上被討論過，請見「Why doesn’t the bitwise & operator short-circuit?」。
至於這問題的答案，筆者並沒有切確的答案，但根據「StackOverFlow」上的討論串，比較人多認同的回答是其可能與硬體上的「閘」控制有關，如下：
其實關於「Short-Circuit」，在「StackOverFlow」上還有許多相當有趣的討論串，有興趣可以自行搜尋，筆者就不一一著墨了。
