C/C++的自增/自减操作符

我不喜欢用++和--运算符。主要是他们的各种执行顺序让我觉得很懵，而且早期C/C++标准对它们行为定义不严格，所以很容易触发Undefined Behavior。

不过，最近接触到了C++的atomic类，不可避免地用到了自增/自减操作符，所以借此机会补一下知识盲区。

编译器的警告

首先，现在的编译器可以检测出自增/自减导致的UB。下面这三行代码全都是UB：

int n = (i++) + (++i);
int b = i + i++;
i = i++;

GCC会抛出一系列警告：

hello.c:6:15: warning: operation on ‘i’ may be undefined [-Wsequence-point]
    6 |     int n = (i++) + (++i);
      |             ~~^~~

所以任何讨论上述代码运行结果是什么的问题，都是无意义的。

为什么是UB？

首先我知道，在一条语句里（严格来说是两个顺序点之间）不能对一个变量赋值两次，所以上面i = i++这种写法是错误的。

但是，上面的第二行代码也是UB：

int b = i + i++;

乍一看，只有i++修改了一次i的值。你可能会觉得，程序会先执行b=i+i，最后自增i。但是标准里规定，如果在两个顺序点之间对一个变量又读又写，则该变量的旧值要全部用于计算变量的新值。在上面里，i的新值是i++决定的，和第一个i无关，所以该语句非法。

自增/自减的重载

在使用atomic变量或者迭代器的时候，自增/自减操作符会很常用。

++的重载是使用类似于下面的定义：

class Foo {
	/* 前置版本自增操作符重载实现 (++obj) */
	Foo operator++ () {
		// ....
	}
	
	/* 后置版本自增操作符重载实现 (obj++) */
	Foo operator++ (int) {
		// ....
	}
}

自增是单操作数的运算符，但是后自增却多了一个int参数。这算是一种折中的策略。如果没有这个int，那么前自增和后自增的函数头完全一样，就没办法区分了。对于这个“假参数”，编译器会自动传一个0进去，所以我们不会看到obj++1这样的代码。

造火箭

关于自增自减操作符，我看到过很多让我抓狂但偏偏又没错的写法。此处列举几个我见到过的例子。

*p++

在Linux内核里我经常看到类似*p++这样的写法。这样的代码要如何解释呢？

规则：自增/自减运算符的优先级高于解引用。

因此p先与++结合，但后自增返回的是旧值，所以解引用解的是p的旧值。

map.erase(it++)

c++ - What happens if you call erase() on a map element while iterating from begin to end? - Stack Overflow

c++ - Does std::map::erase(it++) maintain a valid iterator pointing to the next element in the map? - Stack Overflow

参考文章

为什么在 C 语言中，i=1;i=(++i)+(++i)+(++i)+(++i); 得到 i 的结果是 15 而不是 14 ？ - 知乎

c++ - Undefined behavior and sequence points - Stack Overflow

自增（++）自减（–）操作符 - C++操作符重载 - shadow_xwl的CSDN博客

c++ - Why use int as an argument for post-increment operator overload? - Stack Overflow

C++ Operator Precedence - cppreference.com