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本文小編為大家詳細介紹“Python Ruby等語言棄用自增運算符原因是什么”，內容詳細，步驟清晰，細節處理妥當，希望這篇“Python Ruby等語言棄用自增運算符原因是什么”文章能幫助大家解決疑惑，下面跟著小編的思路慢慢深入，一起來學習新知識吧。
維基百科指出，自增和自減運算符最早出現在B語言（即C的前身）中。B語言的發明者與C語言的發明者相同，也是K&R，其中Ken Thompson最早在B語言中引入了自增與自減運算符。因此也常常有人不太嚴謹地說“自增自減運算符最早起源于C”，事實情況雖然有些出入，但也差不了太多。
B語言的語法與C高度相似，最大的不同可能在于B是無類型的。不過，這里不太多介紹B語言，否則就偏離主題了。這里所要強調的只是自增自減運算符最早的起源。
關于為什么B語言中引入了自增自減運算符這個問題眾說紛紜，Ken Thompson也從未公開表示過自己當初為何創建了這兩個運算符。然而，有一個誤解需要澄清，即這兩個運算符的引入不可能是對應于匯編語言的INC和DEC指令。事實上，B語言的另一位創造者（當然，也是C語言的創造者）Dennis M. Ritchie曾在其回憶"The Development of the C Language"中指出：
……Thompson went a step further by inventing the
++and--operators, which increment or decrement; their prefix or postfix position determines whether the alteration occurs before or after noting the value of the operand. They were not in the earliest versions of B, but appeared along the way. People often guess that they were created to use the auto-increment and auto-decrement address modes provided by the DEC PDP-11 on which C and Unix first became popular. This is historically impossible, since there was no PDP-11 when B was developed. The PDP-7, however, did have a few 'auto-increment' memory cells, with the property that an indirect memory reference through them incremented the cell. This feature probably suggested such operators to Thompson; the generalization to make them both prefix and postfix was his own. Indeed, the auto-increment cells were not used directly in implementation of the operators, and a stronger motivation for the innovation was probably his observation that the translation of++xwas smaller than that ofx=x+1.
文中的說法有些模糊，僅指出自增自減運算符不可能是產生于PDP-11的auto-increment和auto-decrement地址模式（因為B語言發明時這臺機器甚至都不存在），然而并未指出其是否對應于匯編語言中的INC和DEC。為了驗證這一說法，我找到了文中提到的PDP-7的指令集，的確不包含INC或DEC指令。為了嚴謹起見，我還查了一下PDP-7的匯編手冊，也沒有找到相關指令。這證明了自增自減運算符的發明不可能是由于其直接對應于匯編語言中的INC和DEC指令。
順帶一提，為了考證INC和DEC匯編指令的最初出現時間，我找到了1969年版的PDP-11 Handbook， 其中指出了INC和DEC是在PDP-11中被新引入的匯編指令（截圖中沒包含DEC，但手冊后面有包含這條指令）：
PDP-11 Handbook, 1969, Page 34
PDP-11的正式發布時間是1970，而B語言的誕生時間是1969。除非Ken Thompson參與了PDP-11的早期開發工作，否則自增自減運算符的靈感不可能源于INC和DEC匯編指令。當然，正如Dennis Ritchie指出，早在PDP-7中就已經出現了auto-increment memory cells，很可能是它啟發了Ken Thompson引入自增自減運算符。
另一個能夠反駁“自增自減運算符直接對應于匯編指令”的事實是，B語言最初并不能直接編譯成機器碼，而是需要編譯成一種被稱作“線程碼（threaded code）”的東西（原諒我找不到合適的翻譯） 。既然最初都無法直接編譯成機器碼，那就更沒有這種說法了。
所以說，自增自減運算符最初出現的原因可能非常簡單——當年機器字節很珍貴，而++x能比x=x+1或x+=1少寫一點代碼，在那時候能少寫一點代碼總是好的——于是自增自減運算符出現了。
好吧，雖然上面已經嚴肅地論證了自增自減運算符的出現與PDP-11的ISA沒關系，但K&R不過是C的創始人，他們懂什么C語言（霧）？K&R之后C語言的各種語法都被玩出花來了，恐怕他們也想不到C語言后續的發展。自增自減運算符到底會不會被編譯成INC和DEC，還得看現代的各種編譯器。下面我在Ubuntu 22.04下將相關的C代碼編譯，然后反匯編，看看i++是否會被編譯成INC，以驗證“自增自減運算符能夠提高程序運行效率”的邏輯是否成立。
下面是測試程序：
// incr_test.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
printf("%d", i);
}
return 0;
}然后運行gcc，默認不開啟優化：
gcc -o incr_test incr_test.c
然后運行objdump反匯編：
objdump -d incr_test.c
下面展示相關匯編代碼（我所使用的是x86-64平臺），已剔除無關代碼：
0000000000001149 <main>: 1149: f3 0f 1e fa endbr64 114d: 55 push %rbp 114e: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp 1151: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp 1155: c7 45 fc 00 00 00 00 movl $0x0,-0x4(%rbp) 115c: eb 1d jmp 117b <main+0x32> 115e: 8b 45 fc mov -0x4(%rbp),%eax 1161: 89 c6 mov %eax,%esi 1163: 48 8d 05 9a 0e 00 00 lea 0xe9a(%rip),%rax # 2004 <_IO_stdin_used+0x4> 116a: 48 89 c7 mov %rax,%rdi 116d: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 1172: e8 d9 fe ff ff call 1050 <printf@plt> 1177: 83 45 fc 01 addl $0x1,-0x4(%rbp) 117b: 83 7d fc 04 cmpl $0x4,-0x4(%rbp) 117f: 7e dd jle 115e <main+0x15> 1181: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 1186: c9 leave 1187: c3 ret
可以看到，默認情況下并沒有調用inc，仍然使用了 addl。
有人肯定要問了，是不是沒有開優化的原因？好，那就開優化試試：
gcc -o incr_test incr_test.c -O1 objdump -d incr_test.c
這次把addl改成了add，但inc還是沒出現：
0000000000001149 <main>: 1149: f3 0f 1e fa endbr64 114d: 55 push %rbp 114e: 53 push %rbx 114f: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp 1153: bb 00 00 00 00 mov $0x0,%ebx 1158: 48 8d 2d a5 0e 00 00 lea 0xea5(%rip),%rbp # 2004 <_IO_stdin_used+0x4> 115f: 89 da mov %ebx,%edx 1161: 48 89 ee mov %rbp,%rsi 1164: bf 01 00 00 00 mov $0x1,%edi 1169: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 116e: e8 dd fe ff ff call 1050 <__printf_chk@plt> 1173: 83 c3 01 add $0x1,%ebx 1176: 83 fb 05 cmp $0x5,%ebx 1179: 75 e4 jne 115f <main+0x16> 117b: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 1180: 48 83 c4 08 add $0x8,%rsp 1184: 5b pop %rbx 1185: 5d pop %rbp 1186: c3 ret
至于更高的優化級別，其匯編代碼的可讀性太差，就不貼出來了。但經過驗證，即使是O3甚至Ofast優化級別的匯編代碼中都看不到inc的身影。也許在某些特殊的情況下i++會被編譯成inc，但是如果要指望編譯器將i++編譯成inc這樣的單指令以提高速度（其實inc甚至不是atomic的，因此也不要指望這能帶來什么“原子性” ），那確實是想當然了。事實上對于gcc來說，i++和i += 1沒什么區別。
這會不會是gcc的問題？用clang會不會產生不一樣的結果？答案是同樣不會。
clang -o incr_test incr_test.c objdump -d incr_test
結果：
0000000000001140 <main>: 1140: 55 push %rbp 1141: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp 1144: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp 1148: c7 45 fc 00 00 00 00 movl $0x0,-0x4(%rbp) 114f: c7 45 f8 00 00 00 00 movl $0x0,-0x8(%rbp) 1156: 83 7d f8 05 cmpl $0x5,-0x8(%rbp) 115a: 0f 8d 1f 00 00 00 jge 117f <main+0x3f> 1160: 8b 75 f8 mov -0x8(%rbp),%esi 1163: 48 8d 3d 9a 0e 00 00 lea 0xe9a(%rip),%rdi # 2004 <_IO_stdin_used+0x4> 116a: b0 00 mov $0x0,%al 116c: e8 bf fe ff ff call 1030 <printf@plt> 1171: 8b 45 f8 mov -0x8(%rbp),%eax 1174: 83 c0 01 add $0x1,%eax 1177: 89 45 f8 mov %eax,-0x8(%rbp) 117a: e9 d7 ff ff ff jmp 1156 <main+0x16> 117f: 31 c0 xor %eax,%eax 1181: 48 83 c4 10 add $0x10,%rsp 1185: 5d pop %rbp 1186: c3 ret
同理，對于clang，各種優化級別我也試過了，都見不到inc的影子。
上面的考證似乎有些太過分了，以至于稍微有些偏離了“從設計哲學上討論”的初衷。上面討論了這么多，只是為了證明自增自減運算符真的不能帶來什么性能提升，在設計之初這兩個運算符就沒考慮過這方面的問題，而且出于各種原因，現代編譯器也幾乎不會把i++編譯成inc（事實上，只有在非常陳舊的編譯器中才會出現這樣的情況，參見StackOverflow） 。而且，由于inc和dec并非原子指令，這也不能給程序帶來任何“原子性”。
好吧，話題終于回歸到“設計哲學”上了。現在已經排除了一切“為了性能/為了原子性/為了直接對應匯編語言……”而使用自增自減運算符的說法，這些更多是想當然的看法，而非事實。顯然，那么答案只有從設計哲學上考慮了。
對于C/C++程序員，for循環語句是一個很得心應手的工具。C語言（甚至B語言）并非最早引入由分號分隔的for循環的語言，但卻是真正將其推廣開來的語言。而自增自減操作符的引入，使得for循環變得極其強大，甚至許多C/C++程序員習慣到盡可能將代碼壓縮到一個以分號結尾的for循環語句（或while循環語句）中，使代碼極為簡潔。最初接觸這些形式代碼的程序員可能還不太習慣，但若看多了類似的寫法，其實可以發現這些寫法也非常簡潔明白：
for(vector<int>::iterator iter = vec.begin(); iter != vec.end(); add(*(iter++)));
for(size_t i = 0; arr[i] == 0; i++);
while(v->data[i++] > 5);
while(--i) { ... }有些C/C++程序員認為這類傳統for循環比起許多現代語言中采用迭代器的for更有優勢，也更具表達能力。此外，由于C/C++中無法直接在數組中使用迭代器（不像Java后來可以加入迭代數組的語法糖），指針的遞增和遞減操作使用非常頻繁，也相當重要，因此提供自增自減運算符無疑是很符合C/C++的設計哲學的。
事先聲明，就像上面已經說過的，在C++中（甚至是任何采用傳統for循環的語言中）可以認為自增自減運算符是利大于弊的，它使得代碼變得更為簡潔。而且在謹慎使用的前提下，也可能使得代碼更加清晰。判斷一個語法特性是否是個好設計，顯然要看環境。這里只是指在許多精心設計的現代編程語言中，自增自減運算符似乎顯得沒那么重要了。
可以注意到，在許多編程語言中，具有副作用的操作符除了賦值操作符（包括但不限于=、+=、&=等），就只有自增和自減運算符了。顯然，賦值操作符具有副作用是無奈之舉，否則無法給變量賦值。但在一眾其他操作符，如+、-、&、||、<<中，唯獨自增和自減運算符這兩個具有副作用，會原地改變變量值，就顯得十分奇怪。即使是三元運算符?:，其本身也不會產生副作用。
副作用的負面影響想必大家或多或少都在關于函數式編程的討論中能聽到一些。顯然，純函數是易于測試和組合的，對于相同的參數，純函數每次運算都得到相同的結果。而自增和自減運算符從語法設計上就大大違背了函數式編程的不變性原則。其實可以看到，排除不存在變量的純函數式語言中不存在自增自減運算符，其實許多包含變量的混合范式（且偏向函數式）的編程語言也不存在自增自減運算符。除了文章一開頭提到的Python、Rust和Swift，在其他偏函數式的混合范式語言如Scala中，也不原生存在自增自減運算符。
在一眾運算符中，自增與自減運算符總因其具有副作用而顯得獨樹一幟。對于重視函數式編程的語言來說，自增自減運算符是弊大于利的，也是很難被接受的。可以想象，若有人嘗試在混合范式語言中寫函數式的代碼，然后因為某些原因其中混進了一個i++，那恐怕是想找到BUG原因都很困難的——相比起i += 1，i++看起來確實太隱晦了，很難在雜亂的代碼中一眼看出這是個賦值語句，認識到其有副作用的事實，這可能導致潛在的BUG。
近年來，似乎但凡是個新語言，都會優先采用迭代式循環而非C-style的傳統for循環。即使像是Go這種復古語法的語言，也推薦優先使用range而非傳統for循環。而Rust更是直接刪除了傳統for循環，只保留迭代式for循環。即使是那些老語言，也紛紛加入了迭代式循環，如Java、JavaScript、C++等，都陸續加入了相關語法。
簡單對比一下各語言中的傳統for循環和迭代式循環：
Java
int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
// 傳統計數循環
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}
// 迭代
for (int num: arr) {
System.out.println(num);
}JavaScript
const arr = [1, 2, 3, 4, 5]
// 傳統計數循環
for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
console.log(arr[i])
}
// 迭代
for (const num of arr) {
console.log(num)
}Go
arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
// 傳統計數循環
for i := 0; i < len(arr); i++ {
fmt.Println(arr[i])
}
// 迭代
for _, num := range arr {
fmt.Println(num)
}可以很明顯地看到，使用迭代器減少了代碼量，而且反而使得代碼變得更加清晰。
當然，迭代器的作用不僅停留在表面的“減少代碼”上。更重要的是迭代器減小了開發人員的心智負擔。有過C/C++編程經驗的人都知道，在傳統for循環中更改i的值是非常危險的，一不留神就會造成嚴重的BUG甚至產生死循環。
而迭代器的邏輯是不同的：每次循環從迭代器中取出值，而不是在某個值上遞增。因此，即使不小心在使用迭代器的循環中錯誤更改了計數變量的值，也不會產生問題：
for i in range(5): i -= 1
上面這段Python代碼會是一個死循環嗎？其實不會。因為for i in range(5)的邏輯并非創建一個計數變量i，然后每次遞增。其實現方式是先創建迭代器<range {0, 1, 2, 3, 4}>，然后依次從里面取值。i的取值在最初就已經固定了，因此在循環體中更改i的值并不會造成什么影響，到下一次循環時，i只是取迭代器中的下一個值，不管在上一次循環中有沒有更改。當然，上面這樣的代碼是不建議在生產環境中編寫的，容易造成誤會。
可以看到，在現代編程語言中，迭代器替代了自增自減運算符絕大多數的使用場景，而且能夠使得代碼更加簡潔與清晰。而對于那些只存在迭代式for循環的編程語言，如Python、Rust等，自然也就不那么必要加入自增自減運算符了。
熟悉C/C++的程序員肯定知道，賦值語句是有返回值的，也可以時常看到C/C++程序員寫出下面這樣的代碼（Java中也可以實現這樣的操作，但似乎Java程序員不太喜歡寫這樣的代碼）：
int a = 1, b = 2, c = 3; a = (b += 3);
賦值語句的返回值即被賦值變量執行賦值語句之后的值。在上面的例子中，a最終等于5.
為什么賦值語句會有返回值，而不是返回一個null或者其他類似的東西？這很大程度上是為了滿足連續賦值的需要：
int a = 1, b = 2, c = 3; a = b = c = 5;
上面的代碼中，a = b = c = 5這句似乎太符合直覺，以至于人們常常忘記類似的連續賦值語句并非語法糖，而是賦值語句返回值的必然結果。賦值操作符是右結合的，因此上面這條語句先執行c = 5，然后返回5，再執行b = 5，以此類推，就實現了連續賦值。
在很多現代語言中，賦值語句都沒有了返回值，或者其返回值只用于實現連續賦值，不允許作為表達式使用。例如在Go中，類似的語句就會報錯，它甚至不支持連續賦值：
var a = 1 var b = 2 var c = 3 a = b = c = 5 // 報錯
在Go中，賦值語句不能作為表達式，也自然沒有賦值語句。同理，在Rust、Python等語言中，賦值語句也僅僅是“語句”而已，不能作為表達式使用，像是a = (b += c)這樣的語句是不合法的。
不過，Python雖然不支持賦值語句作為表達式，但卻是支持連續賦值的，像是a = b = c這樣的語句是合法的。然而在這里，連續賦值就不是賦值語句返回值產生的自然結果了，在這里它確實是某種“語法糖”。
不過，有時候賦值表達式也不完全是一件壞事，它在特定情況下能夠簡化代碼，使其更加清晰。例如在Python 3.8中，就加入了賦值表達式語法，使用“海象操作符（:=）”作為賦值表達式。例如：
found = {name: batches for name in order
if (batches := get_batches(stock.get(name, 0), 8))}……話題似乎有些扯遠了，賦值語句返回值和自增自減運算符有什么關系？其實稍微想一想，就會發現它們之間有很強的關聯性：自增自減運算雖然看起來不像賦值語句，但其本質上確實是賦值。既然賦值語句都沒了返回值，不能作為表達式使用，那么自增自減運算符理論上也不該例外，也不該當作表達式使用。
可是若自增自減運算只能當作普通的賦值語句使用，那么就幾乎只能i++、j--等語句單獨成行了。而實際上，自增自減運算符更多的使用場景是作為表達式而非語句使用。這樣一來，自增自減運算符的使用場景就變得非常有限了，而在本身已經存在迭代式循環的語言中，要使自增自減運算符單獨成行使用的場景本就很罕見，那么加入自增自減運算符自然就顯得沒什么意義了。
當然，也存在例外。例如在Go中自增自減運算符也不是真正的“運算符”，而僅僅是賦值語句的語法糖，還真就只能單獨成行使用。但Go就是任性地把它們加入到了語法中。例如下面的Go代碼就會在編譯時報錯：
i := 0 j := i++
不過，Go選擇保留自增自減運算符也并非毫無道理。畢竟Go中仍保留了C-Style的傳統for循環，而for i := 0; i < len(arr); i++看起來還是要比for i := 0; i < len(arr); i += 1稍微簡潔一些，因此就保留了它們。如果Go選擇刪除傳統for循環，那大概率自增自減運算符就不復存在了。（雖然我個人認為其實現在自增自減運算符在Go中也沒有太大存在價值）
至此為止，自增自減運算符的大多數使用場景似乎已經被各種更現代的語法替代了。但似乎自增自減運算符還有一個很小的優勢，就是可以簡化單獨成行的i += 1 或j -= 1這樣的賦值語句。比如說，需要在迭代數組的同時獲得下標，那么i++是否能做到簡化代碼？
答案是不能，因為各大語言其實很早就考慮過這個問題了。比如在Python中，沒經驗的新手程序員可能會寫出這樣的代碼，然后抱怨Python中為什么沒有自增自減運算符：
lst = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e'] i = 0 for c in lst: print(i, c) i += 1
或是寫出這樣的代碼：
lst = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e'] for i in range(len(lst)): c = lst[i] print(i, c)
然而Python早就提供了enumerate函數用來解決這個問題，該函數會返回一個每次返回下標和元素的可迭代對象：
lst = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e'] for i, c in enumerate(lst): print(i, c)
類似地，Go也可以在迭代時直接獲取數組下標：
arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
for i, num := range arr {
fmt.Println(i, num)
}在Swift中也一樣：
let arr: [String] = ["a", "b", "c", "d"]
for (i, c) in arr.enumerated() {
print(i, c)
}在Rust中：
let arr = [1, 2, 3, 4, 5];
for (i, &num) in arr.iter().enumerate() {
println!("arr[{}] = {}", i, num);
}在C++中并沒有直接包含類似enumerate的語法，這個函數寫起來其實也比較困難，但善用模板元編程也是可以實現的，感興趣可以自己試試。
顯然，在大多數包含迭代式循環語法的語言中，要在迭代對象的同時獲取下標也是相當輕松的。即使那門語言中沒有類似Python中enumerate的語法，手寫一個類似的函數也沒有那么困難。
于是，自增自減運算符的使用場景被進一步壓縮，現在即使是作為純粹的語法糖當作單獨成行的i += 1或j -= 1使用，好像也沒太多使用場景了。
一般來說，自增和自減運算符都應視作與+= 1和-= 1同義 。然而，運算符重載使其產生了某些歧義。
若一門語言支持運算符重載，那么對于+=和++，有兩種處理方法：
第一種，將++完全視作+= 1的語法糖。當重載+=運算符時，也自動重載++運算符。然而這會帶來很嚴重的歧義，例如Python就重載了字符串上的+=運算符，如運行x = 'a'; x += 'b' 后，x的值為'ab'。如果Python中存在++運算符，那么按照這一規則，x++就應被視為x += 1，現在這還沒問題，會報類型不匹配錯誤。但是若Python像Java一樣在拼接字符串時會自動進行類型轉換，x += 1就變得合法了，同x += '1'，然后運行x++，x的值就會變成'ab1'，這就極其匪夷所思了。
考慮一下在弱類型語言中這將產生什么樣的災難性后果，JS現在即使沒有運算符重載都能寫出let a = []; a++然后a的值為0這種黑魔法代碼了。如果JS哪天加入了運算符重載，然后有人閑著沒事去重載了內置類型上的+=運算符，那后果簡直有點難以想象了。
第二種，將++視作與+=無關的操作符。這樣做不會產生上面描述中那樣匪夷所思的問題，但若選擇這么做，當編程語言的使用者重載了+=運算符后，可能會自然而然地認為++運算符也被重載了，這可能帶來更多歧義。
事實上，這里提到的運算符重載帶來的歧義已經在很多語言中發生了。在同時支持自增自減運算符和操作符重載的語言中，由于類似原因產生的BUG已經并不少見了。一種解決方案是不允許重載++和--操作符，只允許它們在整數類型上使用。但既然這樣了，為什么不考慮干脆去掉自增自減運算符呢？
可以注意到，在上面的討論中，我有意忽視了許多語言本身的特性，例如在Python中，不存在自增自減運算符的另一大原因是因其整數是不可變類型，自增自減運算符容易帶來歧義。
正如我在文章開頭所說的，這屬于Python的特性，不在這里的“設計哲學”討論范疇內。不過，為了嚴謹起見，這里還是簡單提一下。
此外，盡管在許多語言中，a = a + 1、a += 1和a++代表的意義都是相同的，但也存在不少語言區分這兩者。在很多使用虛擬機的語言，如Python和Java中，a += 1作為原地操作與a = a + 1區別開來的。例如在Java中，a = a + 1使用字節碼iadd實現，而a += 1和a++使用iinc實現。
同理，在Python中，它們的字節碼也有BINARY_ADD和INPLACE_ADD的區分。對于這些語言，a++到底表示a += 1還是a = a + 1，由于它們含義不同，或許又會產生一重歧義。
讀到這里，這篇“Python Ruby等語言棄用自增運算符原因是什么”文章已經介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會，如果想了解更多相關內容的文章，歡迎關注億速云行業資訊頻道。
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