過早的優化還是我瘋了？

Question

我最近在comp.lang.c ++上看到了一段代碼，它從函數返回一個靜態整數的引用。 代碼是這樣的

int& f()
{
   static int x;
   x++;
   return x;
}

int main()
{
  f()+=1; //A
  f()=f()+1; //B
  std::cout<<f();

}

當我使用很酷的Visual Studio調試器調試應用程序時，我只看到對語句A的一個調用，並且猜測我感到震驚。 我一直以為i+=1等於i=i+1所以f()+=1等於f()=f()+1而且我會看到兩次調用f() ，但是我只看到一。 這到底是什么？ 我是發瘋還是調試器發瘋，或者這是過早優化的結果？

Answer 1

這是標准對+=和朋友的評價：

5.17-7：形式為E1 op = E2的表達式的行為與E1 = E1 op E2等效，只不過對E1進行一次評估。[...]

因此，編譯器是正確的。

Answer 2

i+=1在功能上與i=i+1 。 實際上，它的實現方式有所不同（基本上是為了利用CPU級別的優化而設計的）。

但從本質上講，左側僅被評估一次。 它產生一個非常量l值，這是讀取值，加一個值並將其寫回所需的全部。

當為自定義類型創建重載運算符時，這一點更加明顯。 operator+=修改this實例。 operator+返回一個新實例。 通常建議（在C ++中）先編寫oop + =，然后再根據其編寫op +。

（請注意，這僅適用於C ++；在C＃中， op+=完全與您假設的一樣：只是op+的簡寫，並且您無法創建自己的op + =。它將自動從Op +中為您創建）

Answer 3

您的想法是合乎邏輯的，但並不正確。

i += 1;
// This is logically equivalent to:
i = i + 1;

但是邏輯上等效和相同並不相同。
該代碼應如下所示：

int& x = f();
x += x;
// Now you can use logical equivalence.
int& x= f();
x = x + 1;

除非您將兩個函數調用明確地放入代碼中，否則編譯器不會進行兩個函數調用。 如果您的函數有副作用（就像您一樣），並且編譯器開始增加額外的工作量，很難看到隱式調用，那么實際上很難理解代碼流，從而使維護變得非常困難。

Answer 4

f()返回對靜態整數的引用。 然后+= 1將一個添加到該存儲位置–無需在語句A中調用兩次。

Answer 5

在我所見過的每種支持+ =運算符的語言中，編譯器都會一次評估左側的操作數，以產生某種類型的地址，然后將其用於讀取舊值和寫入新值。 + =運算符不僅僅是句法糖； 如您所述，它可以實現表達式語義，而通過其他方式很難實現。

順便說一句，vb.net和Pascal中的“ With”語句都具有相似的功能。 如下語句：

' Assime Foo is an array of some type of structure, Bar is a function, and Boz is a variable.
  With Foo(Bar(Boz))
    .Fnord = 9
    .Quack = 10
  End With

將計算Foo（Bar（Boz））的地址，然后將該結構的兩個字段設置為值9和10。 在C中相當於

\n   {\n     FOOTYPE * tmp = Foo（Bar（Boz））;\n     tmp-> Fnord = 9;\n     tmp-> Quack = 10;\n   }\n

但是vb.net和Pascal不會公開臨時指針。 盡管可以在VB.net中實現相同的效果而無需使用“ With”來保存Bar（）的結果，但是使用“ With”可以避免使用臨時變量。