为什么Swift和Python要抛弃++\–?

python基础

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2020-6-11

简单好用的++、–

说到自增(++)\自减(–)运算符,小伙伴们应该都不会陌生,在很多编程语言的代码中,都经常出现它们的身影。

  • 比如常用的for语句
for (int i = 0; i < n; i++) {
    // TODO
}
  • 比如经典的一行代码实现字符串拷贝
// 将src的内容拷贝至dest
void strcpy(char *dest, char *src) {
    while (*dest++ = *src++);
}

int main() {
    char s1[10], *s2 = "xmg_mj";
    strcpy(s1, s2);
    printf("%s", s1); // xmg_mj
    return 0;
}

使用得当的话,自增(++)\自减(–)运算符的确可以让代码简洁又优雅。

但是

2大热门编程语言SwiftPython并不支持自增(++)、自减(–)运算符,这是为什么呢?

这里先给出几个参考链接,有兴趣的小伙伴可以自行去阅读一下:

这里只列出几个显而易见的理由

  • 有了强大又简洁的for-infor语句中可以完全不需要++、–
// C++
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    cout << i << endl;
}

// Swift
for i in 0..<5 {
    println(i)
}

// Python
for i in range(5):
    print(i)
  • 尽管while (*d++ = *s++);看起来似乎简单而优雅,但对于初学者来说绝非简单,会增加学习成本。而SwiftPython更倾向于希望任何人都能快速上手这门编程语言。

  • 当混合使用前缀和后缀的++、–时

    • 会降低代码的可读性,比如while (n++ > –k),经验丰富的程序员也必须停下来思考一下代码的具体含义是什么
    • 运行结果可能会有不确定性

运行结果的不确定性

下面列出2段代码,变量b的结果是什么呢?(值得一提的是:实际开发中我们并不会这么写,这里把它列出来仅仅是为了讨论一些技术细节)

int a, b;

// 第1段代码
a = 1;
b = a++ + ++a + a++ + ++a;

// 第2段代码
a = 1;
b = a++ + a++ + a++ + a++;

实际上,上面的C语言代码在MSVC、MinGW编译器下得出的结果是不完全一致的

  • MSVC:微软出品
  • MinGW:GNU出品(可以理解为Windows版本的GCC)

第1段代码

结果一致,符合绝大部分人的预期,所以就不展开讨论了

a = 1;
b = a++ + ++a + a++ + ++a;
// MSVC:b = 1 + 3 + 3 + 5 = 12
// MinGW:b = 1 + 3 + 3 + 5 = 12

第2段代码

结果不一致

  • MSVC的结果是1 + 1 + 1 + 1 = 4
  • MinGW的结果是1 + 2 + 3 + 4 = 10
a = 1;
b = a++ + a++ + a++ + a++;
// MSVC:b = 1 + 1 + 1 + 1 = 4
// MinGW:b = 1 + 2 + 3 + 4 = 10

你可能好奇:你怎么知道MinGW的计算过程是1 + 2 + 3 + 4呢?根据最终结果10反推回去猜出来的么?NO!如果是这样做的话,那就有点侮辱了程序员这个职业了。

像这种不太容易从表面去理解的代码,你若想知道它的真正本质,那就要搬出强有力且精准的武器了,它就是汇编语言(Assembly Language)

简单说明一下使用汇编语言的理由:

  • 众所周知,C语言代码最终都会被编译为机器语言代码(也叫做机器指令,只由0和1组成)
  • 那通过研究最终的机器指令来探索C语言代码的本质?由于机器指令极其晦涩难懂,因此,对一般人来说,这并不是一种高效的办法
  • 最佳的办法是:研究一下介于C语言机器语言之间的汇编语言代码
    • C语言汇编语言机器语言
    • 汇编语言代码比机器指令可读性高很多
    • 每一条机器指令都有与之对应的汇编语言代码
    • 因此,你研究汇编语言代码,基本就等同于研究机器指令,可读性+精准性兼具

看看MSVC环境下的汇编代码

  • 红框代码:将4个a相加的结果赋值给b,由于a的初始值是1,所以b = 1 + 1 + 1 + 1 = 4
  • 绿框代码:让a执行4次自增1的操作,相当于执行4次a += 1

看看MinGW环境下的汇编代码

  • 为了保证能基本看懂这段汇编代码,建议你可以理解为[rbp-0x4]代表变量a,[rbp-0x8]代表变量b
  • 绿框代码:让a执行自增1的操作,相当于执行a += 1
  • 红框代码:将a每次自增1之前的值累加起来,最后赋值给b
  • 可以看到,绿框、红框代码是交替执行的,所以最终b = 1 + 2 + 3 + 4 = 10

最后2段代码

最后再放2段代码出来,在MSVC和MinGW下的结果也是不一致的

a = 1;
b = ++a + ++a + ++a + ++a;
// MSVC:b = 5 + 5 + 5 + 5 = 20
// MinGW: b = 3 + 3 + 4 + 5 = 15

a = 1;
b = ++a + ++a + a++ + a++;
// MSVC:b = 2 + 3 + 3 + 4 = 12
// MinGW:b = 3 + 3 + 3 + 4 = 13

根据前面的一些讲解,相信你现在可以推断出MSVC的结果了。

但MinGW的结果可能还是会让人感觉到奇怪:它其实是先让最前面的2个++a执行a自增1的操作,后面的2个++a\a++就照常处理,所以最终b = 3 + 3 + …

好了,就此打住,建议不要去纠结这些细节了,因为本来就不推荐这种写法。你只需要知道:多个前缀、后缀的自增自减一起使用时,结果具有不确定性。

总的来说,++、–是把双刃剑,再者,它并非是编码过程中必不可缺的,所以被SwiftPython抛弃也是正常的事。

关于汇编

经常看到有人说:汇编语言都是上古时期的编程语言了,没啥用,甚至还有人说C\C++这么古老的语言,没有任何学习价值。我个人并不赞同这些观点。掌握好汇编,可以更好地了解代码的本质,扫除一些基本的知识误区​。​

因为时间和篇幅的关系,这篇文章并没有详细解释每一句汇编代码的作用。如果你对汇编感兴趣,可以参考以下图片

之前有在B站上传一些汇编教程,有需要的小伙伴可以向公众号发送汇编两字,获取教程地址

最后的思考题

最后留一道思考题,可以将思考的结果直接留言评论

不是说Python不支持自增(++)\自减(–)运算符么,为什么下面的Python代码能运行成功呢?

a = 10
b = ++a

c = a++ + ++a

如果你特别希望我写点什么方面的内容,也可以留言建议,谢谢

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作者:M了个J