我们的问题是，在C语言中i++和++i的性能有区别吗?
c++的答案是什么?
[执行摘要:如果没有特定的理由使用i++，请使用++i。]
对于c++来说，答案有点复杂。
如果i是一个简单类型(不是c++类的实例)，那么C给出的答案(“不，没有性能差异”)成立，因为编译器正在生成代码。
但是，如果i是c++类的实例，则i++和++i将调用其中一个操作符++函数。下面是这些函数的标准组合:
Foo& Foo::operator++() // called for ++i
{
this->data += 1;
return *this;
}
Foo Foo::operator++(int ignored_dummy_value) // called for i++
{
Foo tmp(*this); // variable "tmp" cannot be optimized away by the compiler
++(*this);
return tmp;
}
由于编译器不生成代码，而只是调用运算符++函数，因此没有办法优化掉tmp变量及其相关的复制构造函数。如果复制构造函数的开销很大，则会对性能产生重大影响。
是的。有。
++操作符可以定义为函数，也可以不定义为函数。对于基本类型(int, double，…)，操作符是内置的，因此编译器可能能够优化您的代码。但对于定义了++运算符的对象，情况就不一样了。
操作符++(int)函数必须创建一个副本。这是因为postfix ++被期望返回一个与它所保存的值不同的值:它必须将其值保存在一个临时变量中，自增其值并返回临时值。在操作符++()，前缀++的情况下，不需要创建一个副本:对象可以自增，然后简单地返回自己。
下面是关于这一点的一个例子:
struct C
{
C& operator++(); // prefix
C operator++(int); // postfix
private:
int i_;
};
C& C::operator++()
{
++i_;
return *this; // self, no copy created
}
C C::operator++(int ignored_dummy_value)
{
C t(*this);
++(*this);
return t; // return a copy
}
每次调用操作符++(int)都必须创建一个副本，编译器对此无能为力。当有选择时，使用运算符++();这样就不需要保存副本。在很多增量(大循环?)和/或大对象的情况下，它可能很重要。
说编译器不能优化掉后缀情况下的临时变量副本是不完全正确的。用VC进行的快速测试表明，至少在某些情况下，它可以做到这一点。
在下面的例子中，生成的代码对于前缀和后缀是相同的，例如:
#include <stdio.h>
class Foo
{
public:
Foo() { myData=0; }
Foo(const Foo &rhs) { myData=rhs.myData; }
const Foo& operator++()
{
this->myData++;
return *this;
}
const Foo operator++(int)
{
Foo tmp(*this);
this->myData++;
return tmp;
}
int GetData() { return myData; }
private:
int myData;
};
int main(int argc, char* argv[])
{
Foo testFoo;
int count;
printf("Enter loop count: ");
scanf("%d", &count);
for(int i=0; i<count; i++)
{
testFoo++;
}
printf("Value: %d\n", testFoo.GetData());
}
无论您使用的是++testFoo还是testfoo++，都将得到相同的结果代码。事实上，无需从用户读取计数，优化器将整个事情归结为一个常数。所以这个:
for(int i=0; i<10; i++)
{
testFoo++;
}
printf("Value: %d\n", testFoo.GetData());
结果如下:
00401000 push 0Ah
00401002 push offset string "Value: %d\n" (402104h)
00401007 call dword ptr [__imp__printf (4020A0h)]
因此，虽然后缀版本肯定会更慢，但如果你不使用它，优化器可能会足够好，可以摆脱临时副本。
@wilhelmtell
编译器可以省略临时对象。从另一个线程逐字逐句:
c++编译器允许消除基于堆栈的临时对象，即使这样做会改变程序行为。MSDN链接vc8:
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms364057 (VS.80) . aspx
谷歌c++风格指南说:
Preincrement and Predecrement Use prefix form (++i) of the increment and decrement operators with iterators and other template objects. Definition: When a variable is incremented (++i or i++) or decremented (--i or i--) and the value of the expression is not used, one must decide whether to preincrement (decrement) or postincrement (decrement). Pros: When the return value is ignored, the "pre" form (++i) is never less efficient than the "post" form (i++), and is often more efficient. This is because post-increment (or decrement) requires a copy of i to be made, which is the value of the expression. If i is an iterator or other non-scalar type, copying i could be expensive. Since the two types of increment behave the same when the value is ignored, why not just always pre-increment? Cons: The tradition developed, in C, of using post-increment when the expression value is not used, especially in for loops. Some find post-increment easier to read, since the "subject" (i) precedes the "verb" (++), just like in English. Decision: For simple scalar (non-object) values there is no reason to prefer one form and we allow either. For iterators and other template types, use pre-increment.
我想指出Andrew Koenig最近在Code Talk上发表的一篇出色的文章。
http://dobbscodetalk.com/index.php?option=com_myblog&show=Efficiency-versus-intent.html&Itemid=29
在我们公司，我们也在适用的情况下使用++iter的一致性和性能。但Andrew提出了关于意图与性能的忽略细节。有时我们想用iter++而不是++iter。
所以，首先决定你的意图，如果pre或post不重要，那么使用pre，因为它将有一些性能优势，避免创建额外的对象并抛出它。
@Ketan
.．.加薪忽略了关于意图和性能的细节。有时我们想用iter++而不是++iter。
Obviously post and pre-increment have different semantics and I'm sure everyone agrees that when the result is used you should use the appropriate operator. I think the question is what should one do when the result is discarded (as in for loops). The answer to this question (IMHO) is that, since the performance considerations are negligible at best, you should do what is more natural. For myself ++i is more natural but my experience tells me that I'm in a minority and using i++ will cause less metal overhead for most people reading your code.
毕竟，这就是语言不叫“c++ C”的原因。[*]
[*]插入关于c++ C是一个更合乎逻辑的名称的必要讨论。
Mark:只是想指出操作符++是很好的内联候选者，如果编译器选择这样做，在大多数情况下多余的拷贝将被消除。(例如POD类型，迭代器通常是这种类型。)
也就是说，在大多数情况下使用++iter仍然是更好的风格。: -)
有意的问题是关于什么时候结果是未使用的(这从C的问题中很明显)。有人能解决这个问题吗，因为这个问题是“社区维基”?
关于过早优化，Knuth经常被引用。这是正确的。但是Donald Knuth永远不会用你现在看到的那些可怕的代码来辩护。见过Java整数(不是int)中的a = b + c吗?这相当于3次装箱/开箱转换。避免这样的事情很重要。无用地写i++而不是++i也是同样的错误。 编辑:正如phresnel在评论中所言，这可以总结为“过早的优化是邪恶的，过早的悲观也是”。
甚至人们更习惯于i++这一事实也是一个不幸的C遗产，是由K&R的一个概念错误造成的(如果你遵循意图论点，这是一个合乎逻辑的结论;为K&R辩护因为他们是K&R是毫无意义的，他们很伟大，但作为语言设计师他们并不伟大;C设计中存在无数错误，从gets()到strcpy()，再到strncpy() API(它应该从第一天开始就有strlcpy() API)。
顺便说一句，我是那些不太习惯c++的人之一，觉得c++ I读起来很烦人。尽管如此，我仍然使用它，因为我承认它是正确的。
@Mark:我删除了我之前的答案，因为它有点轻率，仅凭这一点就应该被打反对票。实际上，我认为这是一个很好的问题，因为它问了很多人的想法。
通常的答案是++i比i++快，毫无疑问，但更大的问题是“什么时候应该关心?”
如果增量迭代器所花费的CPU时间小于10%，那么您可能不会在意。
如果增量迭代器所花费的CPU时间百分比大于10%，则可以查看哪些语句正在进行该迭代。看看你是否可以只增加整数而不是使用迭代器。你有可能做到，虽然在某种意义上可能不太理想，但很有可能你会节省花在那些迭代器上的所有时间。
我曾经见过一个例子，其中迭代器增量消耗了超过90%的时间。在这种情况下，采用整数递增法将执行时间减少了这么多。(即优于10倍加速)
两者都一样快;) 如果你想在处理器上进行相同的计算，只是计算的顺序不同。
例如，以下代码:
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 0;
a++;
int b = 0;
++b;
return 0;
}
生产以下组件:
0x0000000100000f24 <main+0>: push %rbp 0x0000000100000f25 <main+1>: mov %rsp，%rbp 0x0000000100000f28 <main+4>: movl $0x0，-0x4(%rbp) 0x0000000100000f2f <main+11>: incl -0x4(%rbp) 0x0000000100000f32 <main+14>: movl $0x0，-0x8(%rbp) 0x0000000100000f39 <main+21>: incl -0x8(%rbp) 0x0000000100000f3c <main+24>: mov $0x0，%eax 0x0000000100000f41 <main+29>: leaveq .日志含义 0x0000000100000f42 <main+30>: retq
你可以看到，对于a++和b++，它是一个包含助记符，所以它是相同的操作;)
下面是自增操作符位于不同转换单元时的基准测试。g++ 4.5编译器。
现在先忽略样式问题
// a.cc
#include <ctime>
#include <array>
class Something {
public:
Something& operator++();
Something operator++(int);
private:
std::array<int,PACKET_SIZE> data;
};
int main () {
Something s;
for (int i=0; i<1024*1024*30; ++i) ++s; // warm up
std::clock_t a = clock();
for (int i=0; i<1024*1024*30; ++i) ++s;
a = clock() - a;
for (int i=0; i<1024*1024*30; ++i) s++; // warm up
std::clock_t b = clock();
for (int i=0; i<1024*1024*30; ++i) s++;
b = clock() - b;
std::cout << "a=" << (a/double(CLOCKS_PER_SEC))
<< ", b=" << (b/double(CLOCKS_PER_SEC)) << '\n';
return 0;
}
O (n)增加
Test
// b.cc
#include <array>
class Something {
public:
Something& operator++();
Something operator++(int);
private:
std::array<int,PACKET_SIZE> data;
};
Something& Something::operator++()
{
for (auto it=data.begin(), end=data.end(); it!=end; ++it)
++*it;
return *this;
}
Something Something::operator++(int)
{
Something ret = *this;
++*this;
return ret;
}
结果
在虚拟机上使用g++ 4.5的结果(计时以秒为单位):
Flags (--std=c++0x) ++i i++
-DPACKET_SIZE=50 -O1 1.70 2.39
-DPACKET_SIZE=50 -O3 0.59 1.00
-DPACKET_SIZE=500 -O1 10.51 13.28
-DPACKET_SIZE=500 -O3 4.28 6.82
O(1)增加
Test
现在让我们看看下面的文件:
// c.cc
#include <array>
class Something {
public:
Something& operator++();
Something operator++(int);
private:
std::array<int,PACKET_SIZE> data;
};
Something& Something::operator++()
{
return *this;
}
Something Something::operator++(int)
{
Something ret = *this;
++*this;
return ret;
}
它对增量没有任何影响。这模拟了增量具有恒定复杂度的情况。
结果
结果现在变化很大:
Flags (--std=c++0x) ++i i++
-DPACKET_SIZE=50 -O1 0.05 0.74
-DPACKET_SIZE=50 -O3 0.08 0.97
-DPACKET_SIZE=500 -O1 0.05 2.79
-DPACKET_SIZE=500 -O3 0.08 2.18
-DPACKET_SIZE=5000 -O3 0.07 21.90
结论
属性
如果不需要前一个值，请养成使用预递增的习惯。即使与内置类型保持一致，您也会习惯它，如果您用自定义类型替换内置类型，也不会有遭受不必要性能损失的风险。
Semantic-wise
i++表示递增i，但我对之前的值感兴趣。 ++i表示自增i，我对当前值感兴趣或者自增i，对之前的值不感兴趣。再说一次，你会习惯的，即使你现在还不习惯。
Knuth。
过早的优化是万恶之源。过早的悲观也是如此。
当您将操作符视为值返回函数以及它们的实现方式时，++i和i++之间的性能差异将更加明显。为了更容易理解发生了什么，下面的代码示例将使用int，就像它是一个结构体一样。
++i对变量加1，然后返回结果。这可以就地完成，并且只需要最少的CPU时间，在许多情况下只需要一行代码:
int& int::operator++() {
return *this += 1;
}
但是i++就不一样了。
后递增(i++)通常被视为在递增之前返回原始值。但是，函数只能在完成时返回结果。因此，有必要创建一个包含原始值的变量的副本，增加变量，然后返回包含原始值的副本:
int int::operator++(int& _Val) {
int _Original = _Val;
_Val += 1;
return _Original;
}
当增量前和增量后之间没有功能差异时，编译器可以执行优化，使两者之间没有性能差异。但是，如果涉及到结构或类等复合数据类型，则在增量后调用复制构造函数，如果需要深度复制，则不可能执行此优化。因此，前增量通常比后增量更快，需要的内存更少。
++i比i++快，因为它不返回值的旧副本。
它也更直观:
x = i++; // x contains the old value of i
y = ++i; // y contains the new value of i
这个C语言的例子输出的是“02”而不是你所期望的“12”:
#include <stdio.h>
int main(){
int a = 0;
printf("%d", a++);
printf("%d", ++a);
return 0;
}
c++也是一样:
#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
int a = 0;
cout << a++;
cout << ++a;
return 0;
}
++i -更快，不使用返回值 i++ -使用返回值更快
当不使用返回值时，编译器保证不会在++i的情况下使用临时类型。不保证更快，但保证不会变慢。
当使用返回值i++时，允许处理器同时推送 增量和左侧进入管道，因为它们彼此不依赖。i可能会使管道停止，因为处理器无法启动左侧，直到增量前操作已经蜿蜒完成。同样，也不保证会出现管道失速，因为处理器可能会找到其他有用的东西来插入。
是时候给人们提供智慧的宝石了;)-有一个简单的技巧可以让c++的后缀增量表现得和前缀增量几乎一样(为自己发明的，但我在其他人的代码中也看到了它，所以我不是一个人)。
基本上，诀窍是在返回后使用helper类来延迟增量，然后RAII来拯救
#include <iostream>
class Data {
private: class DataIncrementer {
private: Data& _dref;
public: DataIncrementer(Data& d) : _dref(d) {}
public: ~DataIncrementer() {
++_dref;
}
};
private: int _data;
public: Data() : _data{0} {}
public: Data(int d) : _data{d} {}
public: Data(const Data& d) : _data{ d._data } {}
public: Data& operator=(const Data& d) {
_data = d._data;
return *this;
}
public: ~Data() {}
public: Data& operator++() { // prefix
++_data;
return *this;
}
public: Data operator++(int) { // postfix
DataIncrementer t(*this);
return *this;
}
public: operator int() {
return _data;
}
};
int
main() {
Data d(1);
std::cout << d << '\n';
std::cout << ++d << '\n';
std::cout << d++ << '\n';
std::cout << d << '\n';
return 0;
}
Invented用于一些繁重的自定义迭代器代码，它减少了运行时间。前缀vs后缀的成本现在是一个参考，如果这是自定义操作符做大量的移动，前缀和后缀产生了相同的运行时为我。
既然你也要求c++，下面是java的基准测试(用jmh制作):
private static final int LIMIT = 100000;
@Benchmark
public void postIncrement() {
long a = 0;
long b = 0;
for (int i = 0; i < LIMIT; i++) {
b = 3;
a += i * (b++);
}
doNothing(a, b);
}
@Benchmark
public void preIncrement() {
long a = 0;
long b = 0;
for (int i = 0; i < LIMIT; i++) {
b = 3;
a += i * (++b);
}
doNothing(a, b);
}
结果表明，即使在某些计算中实际使用了增量变量(b)的值，迫使需要存储额外的值以防止后增量，每个操作的时间也完全相同:
Benchmark Mode Cnt Score Error Units
IncrementBenchmark.postIncrement avgt 10 0,039 0,001 ms/op
IncrementBenchmark.preIncrement avgt 10 0,039 0,001 ms/op
i++有时比++ I快!
对于使用ILP(指令级并行)的x86架构，i++在某些情况下可能优于++i。
为什么?因为数据依赖关系。现代cpu可以并行化很多东西。如果接下来的几个CPU周期对i的增量值没有任何直接依赖，CPU可能会省略微码来延迟i的增量，并将其塞到“空闲插槽”中。这意味着您实际上得到了一个“免费”增量。
我不知道ILE在这种情况下走多远，但我认为如果迭代器变得太复杂，并做指针解引用，这可能不会工作。
下面是Andrei Alexandrescu对这个概念的解释:https://www.youtube.com/watch?v=vrfYLlR8X8k&list=WL&index=5
