++i和i++的区别

简述

二者的区别本质上在于++i属于左值操作，而i++属于右值操作，可分以下几种情况分析：

• 只有自增操作

  如果只用于自增操作，++i和i++经过编译器优化之后其实是等价的，以下是二者的汇编代码（编译器为x86-64 gcc 11.2）：

  // 源代码
  void f1(int i) {
  	++i;
  }
  
  void f2(int i) {
  	i++;
  }
  
  // 汇编代码
  f1(int):
          push    rbp
          mov     rbp, rsp
          mov     DWORD PTR [rbp-4], edi     // 形参i赋值
  
          add     DWORD PTR [rbp-4], 1       // ++i
  
          nop
          pop     rbp
          ret
  f2(int):
          push    rbp
          mov     rbp, rsp
          mov     DWORD PTR [rbp-4], edi    // 形参i赋值
  
          add     DWORD PTR [rbp-4], 1      // i++
  
          nop
          pop     rbp
          ret

  此处，i++被编译优化后变成了左值操作，因此二者的汇编代码相同。那么在这种情况下它们的执行速度也是一样的。

• 自增后赋值

  如果自增后再赋值，编译器将严格安装二者的左右值属性进行操作，比如：

  // 源代码
  void f1(int i) {
  	i = ++i;
  }
  
  void f2(int i) {
  	i = i++;
  }
  
  // 汇编代码
  f1(int):
          push    rbp
          mov     rbp, rsp
          mov     DWORD PTR [rbp-4], edi
  
          add     DWORD PTR [rbp-4], 1   // ++i仍使用一行汇编指令即可完成自增和赋值
  
          nop
          pop     rbp
          ret
  f2(int):
          push    rbp
          mov     rbp, rsp
          mov     DWORD PTR [rbp-4], edi
  																				// i++则会被拆分成3条汇编指令：
          mov     eax, DWORD PTR [rbp-4]  // 右值操作：读取i值，存入临时变量中，即寄存器eax
          lea     edx, [rax+1]            // 寄存器自增加1
          mov     DWORD PTR [rbp-4], edx  // 将自增后的右值赋值给形参i（i是左值）
  
          mov     DWORD PTR [rbp-4], eax
          nop
          pop     rbp
          ret

  由于i++对应三条汇编指令，而++i只有一条汇编指令，因此这种情况下，++i的执行速度会快于

  i++。

  此外，由于i++会被拆分成3条汇编指令，因此在未加锁的多线程环境下，三条指令执行中可能会因为线程切换而出现中断，进而导致计算结果未知。而由于++i只有一条汇编指令，因++i还可避免因为i++引入的竞争问题。

扩展

• 计算 i++ + i++

  int i = 1;
  i++ + i++ = 3;    // 从左往右：先执行第一个i++，返回值为字面量1，此时i = 1 + 1 = 2，
  				  // 再执行第二个i++，返回值为字面量2，此时i = 2 + 1 = 3，
  				  // 最后两个返回值相加，1 + 2 = 3

• 计算 ++i + i++ 和 i++ + ++i

  // ++i + i++ 
  int i = 1;
  ++i + i++ = 5;     // 从左往右：先执行++i，返回值是i的引用r，此时i自增一次值为2
  				   // 再执行i++，返回值为字面量2，此时i经过两次自增后值为3
  				   // 最后两个返回值相加，r + 2 = 3 + 2 = 5
  
  // i++ + ++i
  int i = 1;
  i++ + ++i = 3;     // 从左往右：先执行i++，返回值为字面量1，此时i = 2，
  				   // 在执行++i，返回值为i的引用r，此时i经过两次自增后值为3，
  				   // 最后两个返回值相加：1 + r = 1 + 3 = 4

• 计算 ++i + ++i

  int i = 1;
  ++i + ++i = 6;      // 从左往右：先执行第一个++i，返回值是i的引用r1，
  				    // 再执行第二个++i，返回值为i的引用r2，此时i经过两次自增后值为3，
  				    // 最后两个返回值相加，3 + 3 = 6

• 计算 ++i + ++i + ++i

  int i = 1;
  ++i + ++i + ++i = 10;   // 从左往右：先执行第一个++i，返回值是i的引用r1，
  					// 再执行第二个++i，返回值是i的引用r2，此时i经过两次自增后值为3，
  						// 此时对两个返回值相加，返回值为字面量a：r1 + r2 = 6，
  						// 然后执行第三个++i，返回值是i的引用r3，此时i经过三次自增后值为4，
  						// 最后执行第二个加法：a + r3 = 6 + 4 = 10 
  
  // 同理可得
  int i = 1;
  i += ++i + ++i + ++i = 4 + 10 = 14;