++i? i++? i+=1? i=i+1? 何必纠结？

前言

今天在牛客上看面经，看到一个问题：num++; num+=1; num = num +1; 哪个效率最高？

自从学习C语言开始，我就在纠结for语言应该写i++，还是++i，其实这个问题，可以通过汇编代码来看看。

区别

首先说明，自增操作符是 num = num + 1 或者 num += 1 的缩写，但又有不同，比如 C++ 中涉及到了操作符重载，其他语言又有不同的特性，但是本文只讨论最简单最经典的 C 。

赋值顺序：

int m = i++; // 变量 m 被赋值为 i 后，变量 i 才自增
int m = ++i; // 变量 i 自增后，变量 m 才被赋值为 i

i++ 只能作为右值，而 ++i 可以作为左右值：

int *p1 = &(++i); // 正确
int *p2 = &(i++); // 错误
++i = 1; // 正确
i++ = 1; // 错误

i++ 不能作为左值的原因，观察其汇编可以知道，i++ 返回的只是一个临时变量，或者说只是一个存在寄存器中的值。而 ++i 返回的就是 i 本身，或者说是 i 的引用地址。

底层汇编

先来看一段代码：

int main() {
    int i = 0;
    i++;
    ++i;
    i+=1;
    i=i+1;
    return 0;
}

在 gcc -O0 无优化编译后的汇编代码为：

a.out`main:
    0x100000f70 <+0>:  pushq  %rbp
    0x100000f71 <+1>:  movq   %rsp, %rbp
    0x100000f74 <+4>:  xorl   %eax, %eax
    0x100000f76 <+6>:  movl   $0x0, -0x4(%rbp)
    0x100000f7d <+13>: movl   $0x0, -0x8(%rbp)
    0x100000f84 <+20>: movl   -0x8(%rbp), %ecx
    0x100000f87 <+23>: addl   $0x1, %ecx
    0x100000f8a <+26>: movl   %ecx, -0x8(%rbp)
    0x100000f8d <+29>: movl   -0x8(%rbp), %ecx
    0x100000f90 <+32>: addl   $0x1, %ecx
    0x100000f93 <+35>: movl   %ecx, -0x8(%rbp)
    0x100000f96 <+38>: movl   -0x8(%rbp), %ecx
    0x100000f99 <+41>: addl   $0x1, %ecx
    0x100000f9c <+44>: movl   %ecx, -0x8(%rbp)
    0x100000f9f <+47>: movl   -0x8(%rbp), %ecx
    0x100000fa2 <+50>: addl   $0x1, %ecx
    0x100000fa5 <+53>: movl   %ecx, -0x8(%rbp)
    0x100000fa8 <+56>: popq   %rbp
    0x100000fa9 <+57>: retq

可以惊讶地发现，四种写法的汇编代码竟然都一样：

movl   -0x8(%rbp), %ecx
addl   $0x1, %ecx
movl   %ecx, -0x8(%rbp)

从这一点看，似乎四种写法的开销都是两次内存访问。但是他们的功能不都一样，我们可以这样再改：

int main() {
    int i = 0;
    int m;
    m = i++;
    m = ++i;
    m = i+=1;
    m = i=i+1;
    return 0;
}

再看汇编，发现了变化：

a.out`main:
    0x100000f70 <+0>:  pushq  %rbp
    0x100000f71 <+1>:  movq   %rsp, %rbp
    0x100000f74 <+4>:  xorl   %eax, %eax
    0x100000f76 <+6>:  movl   $0x0, -0x4(%rbp)
    0x100000f7d <+13>: movl   $0x0, -0x8(%rbp)
    0x100000f84 <+20>: movl   -0x8(%rbp), %ecx
    0x100000f87 <+23>: movl   %ecx, %edx
    0x100000f89 <+25>: addl   $0x1, %edx
    0x100000f8c <+28>: movl   %edx, -0x8(%rbp)
    0x100000f8f <+31>: movl   %ecx, -0xc(%rbp)
    0x100000f92 <+34>: movl   -0x8(%rbp), %ecx
    0x100000f95 <+37>: addl   $0x1, %ecx
    0x100000f98 <+40>: movl   %ecx, -0x8(%rbp)
    0x100000f9b <+43>: movl   %ecx, -0xc(%rbp)
    0x100000f9e <+46>: movl   -0x8(%rbp), %ecx
    0x100000fa1 <+49>: addl   $0x1, %ecx
    0x100000fa4 <+52>: movl   %ecx, -0x8(%rbp)
    0x100000fa7 <+55>: movl   %ecx, -0xc(%rbp)
    0x100000faa <+58>: movl   -0x8(%rbp), %ecx
    0x100000fad <+61>: addl   $0x1, %ecx
    0x100000fb0 <+64>: movl   %ecx, -0x8(%rbp)
    0x100000fb3 <+67>: movl   %ecx, -0xc(%rbp)
    0x100000fb6 <+70>: popq   %rbp
    0x100000fb7 <+71>: retq

m = i++; 对应的汇编为：

movl   -0x8(%rbp), %ecx
movl   %ecx, %edx
addl   $0x1, %edx
movl   %edx, -0x8(%rbp)
movl   %ecx, -0xc(%rbp)

三次内存访问，用了两个寄存器。

另外三种写法的汇编为：

movl   -0x8(%rbp), %ecx
addl   $0x1, %ecx
movl   %ecx, -0x8(%rbp)
movl   %ecx, -0xc(%rbp)

同样三次内存访问，不过相比之下，只用了一个寄存器。

这么一看，由于寄存器操作速度是相当快的，访问内存才是效率的决定因素，所以四种写法效率差别并不大，甚至可以忽略不计。硬要说就是 i++; 这种写法最慢，另外三种写法一样。

结论

既生 ++i ，何生 i++ ？唯一一个理由就是，手指有些短，习惯先按 i 再按 + 。

不过用生命中宝贵的几秒钟来纠结 CPU 的几个时钟周期，真的不值得。窗外的月光，更令人着迷。