為何++i比i++執(zhí)行效率高一些呢？

背景

相信很多人遇到過(guò)這樣的問(wèn)題：printf("%d,%d",i++,++i);

也糾結(jié)過(guò)這個(gè)問(wèn)題，到底答案是什么。確沒(méi)有一個(gè)參考的資料。唯一知道的是，幾乎所有C語(yǔ)言教材都這么講：i++就是先使用i的值再使i自身加一，而++i則是先使i自身加一，然后在使用i的值。出于對(duì)真理的追求。今天我們徹底弄明白此問(wèn)題。 譬如這樣的話：

int a,b;int i=10，j=10;a=i++;b=++j; 我們可以很清楚的知道a和b的值分別將是10和11。這點(diǎn)毫無(wú)疑問(wèn)，因?yàn)闊o(wú)論在任何平臺(tái)任何編譯器上運(yùn)行都是這個(gè)結(jié)果！
然而對(duì)于這樣的程序：

int a,b;int i=10，j=10;a=(i++)+(i++)+(i++);b=(++j)+(++j)+(++j); 各位試想答案將是多少？
我們可以放到編譯器上運(yùn)行看一下結(jié)果如下：
先看看windows下常用的VC6結(jié)果：

恩看到了，是30和37！嗯，但..這個(gè)結(jié)果好像有點(diǎn)怪。
那再看看Linux下gcc的結(jié)果：

哦，竟然也是30 37 。
那我們?cè)倏纯垂爬弦稽c(diǎn)的TurboC的結(jié)果：

結(jié)果成了30 39 , 喔~還真有點(diǎn)怪。

當(dāng)然，就C語(yǔ)言代碼來(lái)看，i++ 和 ++i 都只有一行，看起來(lái)似乎二者的執(zhí)行效率一樣了？其實(shí)不是的，在學(xué)習(xí)C語(yǔ)言時(shí)，教材和老師一般都會(huì)強(qiáng)調(diào) i++ 和 ++i 的區(qū)別，例如下面這段C語(yǔ)言代碼：

inti,j,k;i = 0;j = i++;i = 0;k = ++i;

這段C語(yǔ)言代碼執(zhí)行后，j 和 k 的值并不相等：j 等于 0，k 等于 1。既然執(zhí)行結(jié)果有差異，那么執(zhí)行效率很有可能也是有差異的，事實(shí)的確如此。查看上述C語(yǔ)言代碼對(duì)應(yīng)的匯編代碼，如下：

編譯器版本為gcc 4.8.4

可見(jiàn)，j=i++; 計(jì)算機(jī)需要 4 條指令來(lái)解釋，比執(zhí)行 k=++i; 多出了一條指令。多出的一條指令為：在對(duì) i 執(zhí)行自加操作之前，先保存 i 的當(dāng)前值留作稍后使用（賦值為j）。

這是怎么回事呢？不同的編譯器結(jié)果還不一樣呢？

而且這樣看來(lái)，似乎 ++i 的執(zhí)行效率比 i++ 高一些？

為何不同的編譯器結(jié)果不一樣
要說(shuō)起這其中的原因，我們要先明白兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)。即“副作用”與“順序點(diǎn)”。 這里我們引用《C Primer Plus》的說(shuō)法：
“現(xiàn)在我們?cè)儆懻撘恍〤的術(shù)語(yǔ)。副作用(side effect)是對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象或文件的修改。

例如，語(yǔ)句：states = 50； 的副作用是將變量states的值設(shè)置為50。這是副作用？這看起來(lái)更像是主要目的！然而，從C的角度來(lái)看，主要目的是對(duì)表達(dá)式求值。給C一個(gè)表達(dá)式4+6，C將計(jì)算它的值為10。給C一個(gè)表達(dá)式states=50，C將計(jì)算它的值為50。計(jì)算這個(gè)表達(dá)式的副作用就是把變量states的值改變?yōu)?0。跟賦值運(yùn)算符一樣，增量運(yùn)算符和減量運(yùn)算符也有副作用，它們主要由于副作用而被使用。
一個(gè)順序點(diǎn)(sequence point)是程序執(zhí)行中的一點(diǎn)；在該點(diǎn)處，所有的副作用都在進(jìn)入下一步之前被計(jì)算。在C中，語(yǔ)句里的分號(hào)標(biāo)志了一個(gè)順序點(diǎn)。它意味著在一個(gè)語(yǔ)句中賦值運(yùn)算符、增量預(yù)算符及減量運(yùn)算符所做的全部改變必須在程序進(jìn)入下一個(gè)語(yǔ)句前發(fā)生。任何一個(gè)完整的表達(dá)式的結(jié)束也是一個(gè)順序點(diǎn)。
什么是完整的表達(dá)式呢？一個(gè)完整的表達(dá)式(full expression)是這樣一個(gè)表達(dá)式—-它不是一個(gè)更大的表達(dá)式的子表達(dá)式。完整的表達(dá)式的例子包括一個(gè)表達(dá)式語(yǔ)句里的表達(dá)式和在一個(gè)while循環(huán)里作為判斷條件的表達(dá)式。
順序點(diǎn)幫助闡明后綴增量動(dòng)動(dòng)作何時(shí)發(fā)生。例如，考慮下面的代碼：

while(guests++<10)printf(“%d ”，guests);? 有時(shí)C的初學(xué)者會(huì)設(shè)想在本程序中“先使用該值，然后增加它的值”的意思是在使用printf()語(yǔ)句后在增加guests的值。然而，因?yàn)間uests++<10是while循環(huán)的判斷條件，所以它是一個(gè)完整的表達(dá)式，這個(gè)表達(dá)式的結(jié)束就是一個(gè)順序點(diǎn)。因此，C保證副作用(增加guests的值)在程序進(jìn)入printf()前發(fā)生。同時(shí)使用后綴形式保證了guests在于10比較后才增加。
現(xiàn)在考慮這個(gè)語(yǔ)句：

Y=(4+ x++)+(6+ x++);
表達(dá)式4+x++不是一個(gè)完整的表達(dá)式，所以C不能保證在計(jì)算子表達(dá)式4+x++后立即增加x。這里，完整表達(dá)式是整個(gè)賦值語(yǔ)句，并且分號(hào)標(biāo)記了順序點(diǎn)，所以C能保證的是在程序進(jìn)入后續(xù)語(yǔ)句前x將增加兩次。C 沒(méi)有指明x是在每個(gè)子表達(dá)式被計(jì)算后增加還是在整個(gè)表達(dá)式被計(jì)算后增加，這就是我們要避免使用這類語(yǔ)句的原因。 這是《C Primer Plus》的說(shuō)法，相信您應(yīng)該有一定答案了。
沒(méi)錯(cuò)，那就是對(duì)于i=10;(++i)+(++i)+(++i)；這樣的語(yǔ)句。C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有作規(guī)定。有的編譯器計(jì)算出來(lái)是39，因?yàn)闀?huì)使i的值自增三次變?yōu)?3，然后使用增加三次之后也就是13的3個(gè)值相加為39。而有的編譯器計(jì)算結(jié)果則為37，如VisaulC++6.0則會(huì)先計(jì)算前兩個(gè)i的值為12，第三個(gè)i的值變成了加三次以后的值為13，因此結(jié)果是12+12+13=37。如果有心的話，您可以分別在VC6和TC上本別測(cè)試;(++i)+(++i)+(++i) +(++i)的值來(lái)洞悉不同編譯器的處理規(guī)則。

那么，回到最初的printf的問(wèn)題，明白求值的順序之后，再來(lái)看printf的求值問(wèn)題，printf的參數(shù)都是從左到右依次壓入棧內(nèi)，所以計(jì)算起來(lái)求值運(yùn)算的時(shí)候則是由右至左(棧的特點(diǎn)：即先進(jìn)后出)，那么至此，想必您已經(jīng)完全想明白了這類問(wèn)題的全部了！
所以講到這里，想必大家就清楚緣由了，不同編譯器的處理過(guò)程是不同的。所以并沒(méi)有唯一的標(biāo)準(zhǔn)答案！現(xiàn)在大家明白了嗎？

為何++i比i++執(zhí)行效率高一些呢？

那為了寫(xiě)出效率更高的C語(yǔ)言程序，以后是不是應(yīng)該盡量使用 ++i，而不是 i++ 了呢？例如下面這樣的C語(yǔ)言代碼：

for(i=0; i<10; i++);for(i=0; i<10; ++i);

是不是上面那行C語(yǔ)言代碼的執(zhí)行效率低于下面的呢？只能說(shuō)理論如此，實(shí)際上，現(xiàn)代C語(yǔ)言編譯器已經(jīng)足夠聰明，它會(huì)根據(jù)上下文編譯C語(yǔ)言代碼。

應(yīng)該明白，i++ 和 ++i 的效率差異主要來(lái)自于處理 i++ 時(shí)，需要先保存 i 的當(dāng)前值留作稍后使用。如果之后沒(méi)有人使用 i 的當(dāng)前值，也就是說(shuō)沒(méi)有C語(yǔ)言代碼讀取 i++ 的值，編譯器實(shí)在沒(méi)有必要保存 i 的當(dāng)前值了，因此就會(huì)將這一步優(yōu)化掉。

為了便于分析，我們編寫(xiě)下面這樣的C語(yǔ)言代碼：

int i = 0;i++;++i;

與上面的例子相比，區(qū)別在于在執(zhí)行 i++ 時(shí)，沒(méi)有人關(guān)心 i 的當(dāng)前值了。查看這段C語(yǔ)言代碼對(duì)應(yīng)的匯編代碼：

顯然，i++ 和 ++i 對(duì)應(yīng)的指令是一模一樣的，不再有執(zhí)行效率上的差異。

C語(yǔ)言中的 i++ 和 ++i 是有區(qū)別的，這就有可能帶來(lái)效率上的差異。如果有代碼關(guān)心 i++ 執(zhí)行時(shí)的 i 當(dāng)前值，程序在對(duì) i 進(jìn)行自加操作時(shí)，將不得不先保存 i 的當(dāng)前值，而 ++i 就無(wú)需保存當(dāng)前值，這就會(huì)帶來(lái)效率上的差異。如果沒(méi)人關(guān)心 i++ 的當(dāng)前值，那么現(xiàn)代大多數(shù)C語(yǔ)言編譯器將會(huì)將這一差異優(yōu)化掉，此時(shí) i++ 和 ++i 不再有效率上的差異。

-END-