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?


当前回答

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。

其他回答

@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

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。

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

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。

++i比i = i +1快,因为在i = i +1中发生了两个操作,第一个递增,第二次将其赋值给一个变量。但是在i++中只进行增量操作。