C语言有前置增量和后置增量的历史原因是啥？

Posted 2023-02-21

【中文标题】C语言有前置增量和后置增量的历史原因是啥？

【英文标题】：What are the historical reasons C languages have pre-increments and post-increments?C语言有前置增量和后置增量的历史原因是什么？

【发布时间】：2015-08-06 10:15:48

【问题描述】：

（注意：我不是在问前置增量与后置增量的定义，或者它们在 C/C++ 中的使用方式。因此，我不认为这是一个重复的问题。）

C 语言的开发者（Dennis Ritchie 等人）出于很好的理由创建了递增和递减运算符。我不明白的是为什么他们决定区分前后增量/减量？

我的感觉是，在开发 C 语言时，这些运算符比现在有用得多。大多数 C/C++ 程序员使用其中一种，而来自其他语言的程序员今天发现这种区别很奇怪和令人困惑（注意：这仅基于轶事证据）。

他们为什么决定这样做，以及在计算方面发生了什么变化，使得这种区别在今天不再那么有用？

为了记录，两者的区别可以看C++代码：

int x = 3;

cout << "x = 3; x++ == " << x++ << endl;
cout << "++x == " << ++x << endl;
cout << "x-- == " << x-- << endl;
cout << "--x == " << --x << endl;

将作为输出给出

x++ == 3
++x == 5
x-- == 5
--x == 3

【问题讨论】：

The Development of the C Language (by Ritchie) 包含一段关于增量运算符以及后缀/前缀的段落，但没有详细说明。

副作用才是有用的。

[推测警告] 在使用 C 或 C++ 进行系统编程时，您最终会编写大量代码。任何能帮助你保持简洁的东西都是好的。前缀和后缀运算符允许程序员浪费更少的空间来处理变量。我认为这就是他们添加它的原因。不过，我很惊讶 C 没有变量值交换运算符。

@Dai 当我开始学习 C 时，我会使用任何看起来 l33t 的技巧，今天我尊重 POLA 和其他各种原则。 Any fool can write code that a computer can understand. Good programmers write code that humans can understand. ~Martin Fowler

是什么让您说“计算中发生了哪些变化，这种区别在今天不再那么有用了”？对于缺少单个inc/dec 指令的处理器，它们可以轻松地替换为add r0,r0,#1（ARM 示例）。 post 和 pre 之间的区别在今天和以往一样重要。

【参考方案1】：

当时的硬件广泛支持递增和递减 1：单个操作码和快速。这是因为“加 1”和“减 1”是代码中非常常见的操作（直到今天仍然如此）。

后减和前减形式仅影响此操作码在生成的机器代码中插入的位置。从概念上讲，这模仿了“使用结果增加/减少 before 或 after”。在一个语句中

i++;

没有使用“之前/之后”的概念（因此它与++i; 的作用相同），而是在

printf ("%d", ++i);

确实如此。这种区别如今与设计 C 语言时一样重要（这个特殊的习语是从它的前身“B”复制而来）。

来自The Development of the C Language

这个特性 [PDP-7 的“‘自动增量’记忆单元”] 可能向 Thompson [Ken Thompson，他设计了“B”，C 的前身] 建议了这样的运算符；使它们同时具有前缀和后缀的概括是他自己的。确实，自增单元并没有直接用于算子的实现，更强烈的创新动机可能是他观察到 ++x 的平移小于 x=x+1 的平移。

^{感谢@dyp 提及本文档。}

【讨论】：

Ritchie, The Development of the C Language: “人们经常猜测它们是为了使用 DEC PDP-11 提供的自动递增和自动递减地址模式而创建的，其中 C Unix 首先流行起来。这在历史上是不可能的，因为在开发 B 时还没有 PDP-11。” PDP-7 似乎有一些可能起到了作用的特性，尽管我不认为从文档中可以完全清楚地看出，它们是同时存在前缀和后缀++ 的主要原因。

the translation was smaller。所以在这里你有你歇斯底里的葡萄干：早期编译器中缺少优化器。

B "actively" ran on a Honeywell 6070，至少在 1967 年左右有一个 AOS (add one to storage) instruction。它没有类似的减法运算，neither did the PDP-7 其中B went next。当 C 遇到 PDP-11 时，DEC 团队已经介绍了auto-addressing modes。

鉴于早在 1967 年向存储添加一个是“事物”，并且大约在 1970 年之后可以使用完整的“寻址模式”，我怀疑社区普遍认可这些操作的价值低级（指令集）和高级（B、C）。

This related answer 有一段较长的摘​​录自《C 语言的发展》。

【参考方案2】：

当你从n倒数时，是前减还是后减很重要

#include <stdio.h>
void foopre(int n) 
    printf("pre");
    while (--n) printf(" %d", n);
    puts("");

void foopost(int n) 
    printf("post");
    while (n--) printf(" %d", n);
    puts("");

int main(void) 
    foopre(5);
    foopost(5);
    return 0;

请参阅code running at ideone。

【讨论】：

感谢分享这个智慧。我添加了对您帖子的引用。很可能我假设两个版本之间的差异是明显的错误，并且在我的回答中不知何故被夸大了。

【参考方案3】：

要获得超出推测的答案，很可能您必须亲自询问 Dennis Ritchie 等人。

除了已经给出的答案之外，我想补充一下我想出的两个可能的原因：

懒惰/节省空间：

您也许可以使用while(--i) 与while(i--) 等结构中的适当版本在输入文件中保存一些击键/字节。 （看看 pmg 的回答看看，为什么两者都会有所作为，如果你在第一次运行时没有看到它）

美学

出于对称性的原因，只有一个版本，无论是前置还是后置增量/减量，都可能会让人感觉缺少一些东西。

编辑：在提供的推测部分的输入文件中添加了一些字节，现在也提供了一个非常好的“历史”原因。

无论如何，整理这份清单的主要目的是提供一些可能的解释示例，这些解释不太具有历史意义，但今天仍然有效。

当然我不确定，但我认为询问个人品味以外的“历史”原因是从一个不一定正确的假设开始。

【讨论】：

很遗憾，要问丹尼斯，你需要一块占卜板——他 4 年前去世了。

mikyra，交出你的书呆子徽章。接下来你会告诉我们你不知道 Leonard Nimoy :-)

还有 John Nash...（但在创建 C（实际上是 B）时，“懒惰”可能不是重点，而是在 input 文件可能已经存在。）

...猫王呢？不要告诉我……好点反正我会把它添加到推测中。

...无论如何，主要的一点是证明原因可能不是太具有历史意义，因为给出的两个原因，我今天仍然会错过这个功能，而是认为一种不支持它们的语言是奇怪的.

【参考方案4】：

对于 C

让我们看看 Kernighan & Ritchie 的原始理由（原始 K&R 第 42 和 43 页）：

不寻常的方面是 ++ 和 -- 可以用作前缀或 作为后缀。 (...) 在不需要值的情况下 (..) 选择 前缀或后缀根据口味。但是在某些情况下 一个或另一个是特别需要的。

本文继续介绍了一些在索引中使用增量的示例，其明确目标是编写“更紧凑”的代码。所以这些运算符背后的原因是更紧凑的代码方便。

给出的三个示例（squeeze()、getline() 和 strcat()）仅在使用索引的表达式中使用后缀。作者将代码与不使用嵌入式增量的较长版本进行了比较。这证实了重点是紧凑性。

K&R 在第 102 页突出显示，这些运算符与指针解引用结合使用（例如 *--p 和 *p--）。没有给出进一步的例子，但他们再次清楚地表明了紧凑性的好处。

对于 C++

Bjarne Stroustrup 希望具有 C 兼容性，因此 C++ 继承了前缀和后缀递增和递减。

但还有更多内容：在他的书“C++ 的设计和演变”中，Stroustrup 解释说，最初，他计划在用户定义的类中只为后缀和前缀都设置一个重载：

有几个人，尤其是 Brian Kernighan，指出这 从 C 的角度来看，限制是不自然的，并且阻止了用户 从定义一个可以用来替代 普通指针。

这导致他找到当前的签名差异来区分前缀和后缀。

顺便说一句，如果没有这些运算符，C++ 就不是 C++，而是 C_plus_1 ;-)

【参考方案5】：

考虑以下循环：

for(uint i=5; i-- > 0;)

    //do something with i,
    // e.g. call a function that _requires_ an unsigned parameter.

如果不将递减操作移到 for(...) 构造之外，则无法使用预递减操作复制此循环，最好将初始化、交互和检查全部集中在一个地方。

一个更大的问题是：一个类的增量运算符（全部 4 个）可能会过载。但是操作符是完全不同的：后操作符通常会生成类实例的临时副本，而前置操作符则不会。这是语义上的巨大差异。

【参考方案6】：

PDP-11 有一条指令对应于*p++，另一条指令对应于*--p（或者可能反过来）。

【讨论】：

请参阅The Development of the C Language (by Ritchie)。这些操作员在 B 中，这是 PDP-11 之前的版本。