EasyC++,C++中的自增與自減
大家好,我是梁唐。
這是EasyC++系列的第20篇,簡單聊聊C++當中的自增與自減。
自增與自減
基本用法
自增與自減是C++當中兩個使用頻率非常高的運算符,不僅在循環當中用到,在日常的代碼當中也經常使用。
甚至C++這個名稱的由來都和自增運算符有關,表示C語言的升級版。當然這也是C#名字的由來,#這個符號表示4個疊加的加號……不得不吐槽這微軟的惡趣味。
我們都知道自增有兩種寫法,一種是i++另外一種是++i。這兩種寫法對于i這個變量的最終結果來說是一樣的,都是自增了1,但是對于自增這個操作的發生時間,則有很大的差異。
比如:
- int a = 0, b = 0;
- cout << a++ << endl;
- cout << ++b << endl;
最終我們得到的輸出結果是0和1,差別就在執行自增的時間。對于cout << a++來說,它是先執行cout操作,再執行自增,而cout << ++b則相反,是先執行自增再執行cout。
同理,我們在賦值的時候也是一樣:
- int a = 0, b = 0;
- int c = a++;
- int d = ++b;
c和d得到的結果同樣是一個為0,另外一個為1,原因和剛才一樣。
以上的規則同樣適用于自減。
進階理解
現在我們知道了++i的執行順序在i++之前,那么問題來了,那么它們兩者的執行順序究竟是怎樣的?差異到底在哪里呢?
對此,C++當中有一個叫做順序點的概念,順序點指的是程序執行過程中的一個點。在C++當中語句中的分號就是一個順序點,在程序處理下一條語句之前,賦值運算符、自增、自減運算符執行的所有修改都必須完成。除了分號之外,完整的表達式末尾也是一個順序點。
完整表達式的概念有點費解,C++ Primer中的定義是不是另一個更大的表達式的子表達式,比如while循環中的檢測語句就是一個完整表達式。
比如:
- int cnt = 0;
- while (cnt++ < 10) cout << cnt << endl;
程序的輸出結果是:
我們可以看到它的輸出結果從1開始,而并非從0開始。意味著我們在執行cout之前,cnt變量就已經完成了自增。這進一步說明了while(cnt++ < 10)本身就已經是一個完整表達式了。因此在這個表達式執行之前,C++就會完成自增的操作。
關于完整表達式還有一個坑點,就是它的執行順序。比如下面這個例子:
- y = (4 + x++) * (6 + x++);
由于(4 + x++)和(6 + x++)都不是一個完整表達式,因此C++并不能保證x++的執行順序,它沒有規定是在每個子表達式計算之后執行自增,還是整個表達式計算之后再自增。它只能保證在執行到下一條語句之前x變量被自增兩次,至于它的執行時間則無法保障。
因此,最好不要寫出這樣的代碼,不僅可讀性差,而且結果也可能不可靠。
差異
我們還有一個問題沒有解決,在不影響結果的情況下,前綴的形式和后綴的形式究竟還有沒有其他差別呢?
比如:
- x++;
- ++x;
- for (int i = 0; i < n; i++);
- for (int i = 0; i < n; ++i);
我們現在知道它們的結果是一樣的,但在內部執行是有細微差別的。差別在于后綴的形式會先生成一個拷貝值,再將拷貝值賦值給原值,而前綴的版本是直接在原值上修改。因此理論上來說,前綴版本的效率更高。當然這當中的差別非常細微,幾乎可以忽略不計。
但是在面試當中很有可能會被問到,因此有所了解即可。
指針自增、自減
自增自減操作同樣可以運用在指針上,前文當中介紹過,這表示指針的移動。自增表示向右移動一位,自減表示向左移動一位。
這很簡單,但是當我們把一些操作符結合在一起就有些麻煩了。C++當中規定,前綴運算符和解引用運算符優先級相同,按照從右到左的方式結合,后綴運算符優先級更高,從左至右。
這意味著*++pt表示先執行指針自增操作,也就是移動一位之后,再解引用。
++*pt則意味著先解引用取得值,再對改值加1。
x=*pt++由于后綴符的優先級更高,意味著先執行指針移動,再解引用。如果大家實在搞不清楚的話,可以使用括號。