c++中cout的执行顺序以及i++与++i的深刻理解

snowhuit

已于 2024-05-06 16:52:24 修改

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文章标签： c++ 开发语言

于 2024-05-06 16:51:15 首次发布

原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/promotercx/article/details/117747128

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转自https://blog.youkuaiyun.com/promotercx/article/details/117747128

#include<iostream>
using namespace std; 

```cpp
int main()
{
    int i = 0;
    cout << "i++: " << i++ << " i++: " << i++ << endl;
    cout << "i = " << i << endl;
    cout << "++i: " << ++i << " ++i: " << ++i << endl;
    cout << "i = " << i << endl;
    cout << "++i: " << ++i << " i++: " << i++ << " ++i: " << ++i << endl;
    cout << "i = " << i << endl;

    return 0;
}

i++与++i的区别
i++，俗称先用后加；++i，俗称先加后用。
i++不可以做左值，++i可以做左值。
但是这是为什么呢？
我们先来看一下他们的具体实现：
i++ ：
const int int::operator++(int){
int old = *this;
++(*this);
return old;
}

++i ：
int& int::operator++(){
*this += 1;
return *this;
}
前缀形式（++i）返回的是引用形式，也就是一个地址值，说明函数的返回值可以作为左值使用，并且函数本身是无参的，意味着是在自身所在的空间增一后，再将自身的引用返回。
而后缀形式（i++）是带参的，说明在刚进入函数的时候存在另外的空间开辟，先将传入的值复制到一个副本中，将自身空间原本对应位置的值增一，最后返回的是副本的值。由于在函数的返回值传递的时候是进行值传递的，因此返回值只是一个临时变量，并不可以作为左值使用。

cout的执行顺序
cout输出的时候，先从右往左扫描，将数据读入缓冲区，然后再将缓冲区的内容依次输出。缓冲区是一种类似于栈的结构，满足先进后出的特性。
（据说在某些编译器上不是这个样子的）

因此分析一下上面图中的例子(linux上的实现)：
初始值i = 0
cout << "i++ : " << i++ << ", i++ : " << i++ << endl;
先扫描到第二个i++，i变为1，此时i++返回值为0，则0入缓冲区：|0|
然后扫描到第一个i++，i变为2，此时i++返回值为为1，则1入缓冲区：|0|1|
输出（按照栈的先进后出特性）：1 0
此时i=2
cout << "++i : " << ++i << ", ++i : " << ++i << endl;
先扫描到第二个++i，i变为3，此时返回i的引用，缓冲区：|&i|
然后扫描到第一个++i，i变为4，此时返回i的引用，缓冲区：|&i|&i|
输出时，i此时的值为4，因此输出的时候从i对应的地址中读取数据，则输出：4 4
此时i=4
cout << "++i : " << ++i << ", i++ : " << i++ << ", ++i : " << ++i << endl;
略！
在这里插入图片描述
下面是windows上的实现：
从实现结果反推的，cout执行顺序是从左往右，每执行一次++，都把对应的值给打印了，所以第9行虽然都应该打印i的引用，但是一个值是3，一个值是4

下面是另一个例子(linux下)，转自https://blog.youkuaiyun.com/wo_ai_luo_/article/details/127818289：

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    int i = 1;
    cout << ++i << i++ << i << i++ << ++i << endl;
    return 0;
}

这段代码的结果是多少呢？
A.23345
B.22335
C.54535
D.53525
在这里插入图片描述
根据表达式来看， endl 会作为一个可以供 cout 接收的对象往前传，而 ++i 和 endl 结合起来作为一个可以供 cout 接收的对象往前传，依次递推下去。物理实现上需要一个栈来保存可以供 cout 接收的对象，然后从右向左放到这个栈里，然后依次弹出输出在屏幕上。其中， i 和 ++i 会在栈里面保存 i 的引用，而 i++ 会在栈里面保存数字，过程如下：
在这里插入图片描述
第一步：将 endl 压入栈中， i 值不变;
第二步：将 i 的引用压入栈中， i 的值加 1 变成 2(因为是 ++i) ;
第三步：将 2 压入栈中， i 的值加 1 变成 3(因为是 i++ );
第四步：将 i 的引用压入栈中， i 的值不变(因为是 i) ;
第五步：将 3 压入栈中， i 的值加 1 变成 4(因为是 i++) ;
第六步：将 i 的引用压入栈中， i 的值加 1 变成 5(因为是 ++i );
第七步：将栈里的数据依次弹出，即可得到 53525 。(因为i的值是 5 ，所以所有 i 的引用都是5);

执行结果：
[root@vm-8-16-500-vm-00072575-20240226164937-089581 zk]# g++ -o map map.cpp
[root@vm-8-16-500-vm-00072575-20240226164937-089581 zk]# ./map
53525

windows下

执行结果：
22335

版本信息(linux):

[root@vm-8-16-500-vm-00072575-20240226164937-089581 zk]# g++ -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=g++
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/lto-wrapper
Target: x86_64-redhat-linux
Configured with: …/configure --prefix=/usr --mandir=/usr/share/man --infodir=/usr/share/info --with-bugurl=http://bugzilla.redhat.com/bugzilla --enable-bootstrap --enable-shared --enable-threads=posix --enable-checking=release --with-system-zlib --enable-__cxa_atexit --disable-libunwind-exceptions --enable-gnu-unique-object --enable-linker-build-id --with-linker-hash-style=gnu --enable-languages=c,c++,objc,obj-c++,java,fortran,ada,go,lto --enable-plugin --enable-initfini-array --disable-libgcj --with-isl=/builddir/build/BUILD/gcc-4.8.5-20150702/obj-x86_64-redhat-linux/isl-install --with-cloog=/builddir/build/BUILD/gcc-4.8.5-20150702/obj-x86_64-redhat-linux/cloog-install --enable-gnu-indirect-function --with-tune=generic --with-arch_32=x86-64 --build=x86_64-redhat-linux
Thread model: posix
gcc version 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39) (GCC)
[root@vm-8-16-500-vm-00072575-20240226164937-089581 zk]#
[root@vm-8-16-500-vm-00072575-20240226164937-089581 zk]#
[root@vm-8-16-500-vm-00072575-20240226164937-089581 zk]# gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/lto-wrapper
Target: x86_64-redhat-linux
Configured with: …/configure --prefix=/usr --mandir=/usr/share/man --infodir=/usr/share/info --with-bugurl=http://bugzilla.redhat.com/bugzilla --enable-bootstrap --enable-shared --enable-threads=posix --enable-checking=release --with-system-zlib --enable-__cxa_atexit --disable-libunwind-exceptions --enable-gnu-unique-object --enable-linker-build-id --with-linker-hash-style=gnu --enable-languages=c,c++,objc,obj-c++,java,fortran,ada,go,lto --enable-plugin --enable-initfini-array --disable-libgcj --with-isl=/builddir/build/BUILD/gcc-4.8.5-20150702/obj-x86_64-redhat-linux/isl-install --with-cloog=/builddir/build/BUILD/gcc-4.8.5-20150702/obj-x86_64-redhat-linux/cloog-install --enable-gnu-indirect-function --with-tune=generic --with-arch_32=x86-64 --build=x86_64-redhat-linux
Thread model: posix
gcc version 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39) (GCC)

版本信息(windows):

10265023@WIN-TPLGEF4Q4BK MINGW64 /d/Users/10265023/Desktop/cmake
$ cmake --version
cmake version 3.27.1

具体的文件配置：
launch.json

{
    // 使用 IntelliSense 了解相关属性。 
    // 悬停以查看现有属性的描述。
    // 欲了解更多信息，请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "(gdb) 启动",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            //"program": "输入程序名称，例如 ${workspaceFolder}/a.exe",
            "program": "${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe", // 修改1：链接到tasks.json所指定的.exe文件的名称 （tasks.json的修改：直接指定生成文件的名称"${fileDirname}\\main.exe"）
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${fileDirname}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "MIMode": "gdb",
            //"miDebuggerPath": "/path/to/gdb",
            "miDebuggerPath": "D:\\Software\\mingw64\\bin\\gdb.exe",  // 修改2：设置GDB的路径（和tasks.json中GCC的路径一致，C:\\Program Files\\mingw64\\bin\\gcc.exe）
            "preLaunchTask": "compile",
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "为 gdb 启用整齐打印",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                },
                {
                    "description": "将反汇编风格设置为 Intel",
                    "text": "-gdb-set disassembly-flavor intel",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ]
        }

    ]
}

c_cpp_properties.json

{
    "configurations": [
        {
            "name": "Win32",
            "includePath": [
                "${workspaceFolder}/**",
                "D:\\Software\\mingw64\\include",
                "D:\\Software\\mingw64\\x86_64-w64-mingw32\\include"
            ],
            "defines": [
                "_DEBUG",
                "UNICODE",
                "_UNICODE"
            ],
            "compilerPath": "D:\\Software\\mingw64\\bin\\gcc.exe",
            "cStandard": "c17",
            "cppStandard": "gnu++14",
            "intelliSenseMode": "windows-gcc-x64",
            "configurationProvider": "ms-vscode.cmake-tools"
        }
    ],
    "version": 4
}

setting.json

{
    "files.associations": {
        "array": "cpp",
        "atomic": "cpp",
        "*.tcc": "cpp",
        "bitset": "cpp",
        "cctype": "cpp",
        "cfenv": "cpp",
        "charconv": "cpp",
        "chrono": "cpp",
        "cinttypes": "cpp",
        "clocale": "cpp",
        "cmath": "cpp",
        "codecvt": "cpp",
        "complex": "cpp",
        "condition_variable": "cpp",
        "csetjmp": "cpp",
        "csignal": "cpp",
        "cstdarg": "cpp",
        "cstddef": "cpp",
        "cstdint": "cpp",
        "cstdio": "cpp",
        "cstdlib": "cpp",
        "cstring": "cpp",
        "ctime": "cpp",
        "cuchar": "cpp",
        "cwchar": "cpp",
        "cwctype": "cpp",
        "deque": "cpp",
        "forward_list": "cpp",
        "list": "cpp",
        "unordered_map": "cpp",
        "unordered_set": "cpp",
        "vector": "cpp",
        "exception": "cpp",
        "algorithm": "cpp",
        "functional": "cpp",
        "iterator": "cpp",
        "map": "cpp",
        "memory": "cpp",
        "memory_resource": "cpp",
        "numeric": "cpp",
        "optional": "cpp",
        "random": "cpp",
        "ratio": "cpp",
        "regex": "cpp",
        "set": "cpp",
        "string": "cpp",
        "string_view": "cpp",
        "system_error": "cpp",
        "tuple": "cpp",
        "type_traits": "cpp",
        "utility": "cpp",
        "fstream": "cpp",
        "future": "cpp",
        "initializer_list": "cpp",
        "iomanip": "cpp",
        "iosfwd": "cpp",
        "iostream": "cpp",
        "istream": "cpp",
        "limits": "cpp",
        "mutex": "cpp",
        "new": "cpp",
        "ostream": "cpp",
        "scoped_allocator": "cpp",
        "shared_mutex": "cpp",
        "sstream": "cpp",
        "stdexcept": "cpp",
        "streambuf": "cpp",
        "thread": "cpp",
        "typeindex": "cpp",
        "typeinfo": "cpp",
        "valarray": "cpp"
    }
}

tasks.json

{
    "tasks": [
        {
            "type": "cppbuild",
            "label": "compile", //一定要和launch.json的preLaunchTask名字一致
            "command": "D:\\Software\\mingw64\\bin\\g++.exe",
            "args": [
                "-fdiagnostics-color=always",
                "-g",
                "${file}",
                //"*.cpp",
                "-o",
                "${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe"
            ],
            "options": {
                "cwd": "${fileDirname}"
            },
            // "problemMatcher": [
            //     "$gcc"
            // ],
            "group": {
                "kind": "build",
                "isDefault": true
            },
            "detail": "调试器生成的任务。"
        }
    ],
    "version": "2.0.0"
}