Инкремент и декремент: использование в программировании, возможные проблемы

Что это такое? Инкремент и декремент – операции, использующиеся в языках программирования для ускорения работы процессов. По сути, это увеличение/уменьшение значения переменной на 1.
На что обратить внимание? Несмотря на кажущуюся простоту применения данных инструментов, существуют ситуации, где их использование, наоборот, вносит путаницу в код и вычисления.

Что такое инкремент и декремент

Прежде чем рассмотреть понятия «инкремент» и «декремент», а также разницу между ними, обозначим другие базовые термины программирования.

Операнды — объекты, над которыми или при помощи которых выполняются операции, задаваемые инструкциями (операторами).

Оператор — это команда, обозначающая определённое математическое или логическое действие, выполняемое операндами. Рассмотрим на самом простом примере: 2+2. Числа в данном выражении являются операндами, а знак сложения — оператором. Инкремент и декремент относятся к арифметическим унарным командам.

Оператор, обозначаемый «++», называется инкрементом. Он увеличивает значение переменной на 1. Декремент — это обратный элемент, который уменьшает значение переменной на 1. В программном коде он обозначается «—». Это главное, чем отличается декремент от инкремента.

Они относятся к унарным математическим операциям. Это действия над одним операндом, возвращающие один результат. Проще говоря, они имеют единственный вход и выход.

Инкремент и декремент в программировании

Арифметические операции инкремент и декремент используются во многих языках программирования. Это Java, C, C++, C#, а также машинный язык большинства микропроцессоров. В качестве примера их применения можно привести цикл, в котором блок кода становится больше или меньше на единицу в каждом новом шаге.

В ряде языков программирования есть возможность инкремента не только чисел, но и типа данных bool. Например, в C++. Но применить декремент к bool нельзя. Компилятор выдаст сообщение об ошибке.

Поскольку операции инкремента и декремента используются в большинстве проектов, арифметическое устройство процессора может выполнять их на аппаратном уровне. Для осуществления этой задачи есть низкоуровневая команда. В связи с этим данные процессы выполняются гораздо быстрее, нежели прибавление или вычитание единицы обычным способом.

Эти арифметические операторы являются унарными и изменяют свои операнды. Именно поэтому перегрузку инкремента и декремента лучше всего осуществлять как функцию-член, а не как свободную.

Узнай, какие ИТ - профессии
входят в ТОП-30 с доходом
от 210 000 ₽/мес

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.

Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка

Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽

Получить подборку бесплатно

pdf 3,7mb

doc 1,7mb

Уже скачали 31949

Большинство компиляторов кода на языке С автоматически ставят инкремент вместо выражения вида «х = x + 1» и «x += 1». Это облегчает работу программисту.

Примеры с инкрементом и декрементом в Java

Рассмотрим пример:

1 int x = 10, z = 10;

2 x++;

3z—;

4

5 System.out.println(«x: » + x + «, z: » + z);

В итоге x будет инкрементирована, а z — декрементирована. В терминале отобразится: x: 11, z: 9.

На самом деле возможно следующее написание:

1 int x = 10, z = 10;

2 x = x + 1;

3 z = z — 1;

4

5 System.out.println(«x: » + x + «, z: » + z);

Читайте также!

Java JDK – от распаковки до написания программы

Подробнее

Возникает риторический вопрос: какой смысл в написании лишнего, если стоит достаточно простая задача — увеличить или уменьшить переменную на 1?

Мы рассмотрели, какие процессы выполняют инкременты и декременты, а также отличия между ними. Важно разобраться в формах этих арифметических операторов. Их всего 2: префиксная и постфиксная.

Это достаточно просто. В префиксной (Prefix) форме плюсы или минусы ставятся перед названием переменной в формате «++x» или «—x» и изначально инкрементируют или декрементируют ее.

В постфиксной (Postfix) форме обозначения располагаются после названия переменной в формате «x++» или «x—» и инкрементируют или декрементируют ее после вычисления.

Обратите внимание на то, что используется слово вычисление в контексте определения. Это важно, так как инкремент и декремент префиксный и постфиксный работают одинаково в случае, если нет данного процесса. Пример без вычисления:

1 int x = 10, z = 10;

2 x++;

3 ++z;

4

5 System.out.println(«x: » + x + «, z: » + z);

Итак, обе переменные будут равны 11.

Пример с вычислением:

1 Int x = 10, c = 10;

2 final int y = 13 — x++;

3 final int z = 13 — ++c;

4

5 System.out.println(«y: » + y + «, z: » + z);

Дарим скидку от 60%
на обучение «Разработчик» до 24 ноября

Уже через 9 месяцев сможете устроиться на работу с доходом от 150 000 рублей

Забронировать скидку

Таким образом, в результате переменные «x» и «c» одинаковы. Уравнения в выражении схожи, но применяются разные формы записи инкремента. После вычислений переменная «y» будет 3, а переменная «z» будет 2. Внимательный читатель уже понял, с чем это связано. Постфиксная форма сработает после вычислений. Уравнение будет выглядеть следующим образом:

1 x = 10;

2

3 // Начало уравнения.

4 y = 13 — x; // Первым делом осуществляем вычисление («x» все еще 10).

5 x += 1; // Увеличиваем на 1.

6 // Конец уравнения.

Префиксная форма сработает следующим образом:

1 c = 10;

2

3 // Начало уравнения.

4 c += 1; // Увеличиваем на 1

5 z = 13 — c; // Осуществляем вычисление («c» уже 11)

6 // Конец уравнения.

Вот и основные тонкости префиксного и постфиксного инкремента и декремента.

Реализация инкрементов и декрементов в других языках программирования

Операция увеличения или уменьшения на единицу используется в языках программирования, которые наследуют C и C++. Это Java, JavaScript, PHP и другие. Применяется она с циклом for. Во многих языках программирования параметры этого цикла с предусловием выглядят как (int i = 0; i <10; i++). Использовать инкремент удобно для увеличения значения.

Только до 25.11

Скачай подборку материалов, чтобы гарантированно найти работу в IT за 14 дней

Список документов:

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

20 профессий 2023 года, с доходом от 150 000 рублей

Чек-лист «Как успешно пройти собеседование»

Чтобы получить файл, укажите e-mail:

Введите e-mail, чтобы получить доступ к документам

Подтвердите, что вы не робот,
указав номер телефона:

Введите телефон, чтобы получить доступ к документам

Скачать подборку бесплатно pdf 2,5mb

Уже скачали 52300

Я подтверждаю согласие на обработку персональных данных.

У языка программирования Рython отсутствует инкремент и декремент, так как циклы задаются посредством iterable-объектов. В основном их получают функцией range()), i++ тут абсолютно ни к чему.

В примерах, приведённых в таблице, используется оператор cout для демонстрации различий схем действия инкремента и декремента постфиксного и префиксного. Вместо него возможно использование многих других операторов. Это зависит от того, какую задачу решает разработчик.

Рекомендации по использованию инкрементов и декрементов

Данные операторы не относятся к числу сложных. Однако встречаются случаи, когда даже разработчики с большим практическим опытом неправильно применяют операции инкремента и декремента. Расскажем, соблюдение каких правил поможет специалистам в их работе. В особенности это актуально для начинающих программистов.

• Применяйте инкремент и декремент в си, js и других языках программирования, только если отсутствует принципиальная разница в использовании префиксной или постфиксной формы.
• Не используйте в рамках одного выражения операции, не несущие побочные эффекты с теми процессами, у которых они есть.
• Не применяйте в одном программном коде несколько операций данного типа, делая из него длинную цепочку «вагонов».
• Помните, что первым делом вычисляется инкремент или декремент, находящийся в левой части выражения.
• Нет смысла брать выражения с данными операторами в скобки, так как это не отражается на порядке вычисления и не дает приоритетность.

Популярные статьи

Высокооплачиваемые профессии сегодня и в ближайшем будущем

Дополнительный заработок в Интернете: варианты для новичков и специалистов

Востребованные удаленные профессии: зарабатывайте, не выходя из дома

Разработчик игр: чем занимается, сколько зарабатывает и где учится

Как выбрать профессию по душе: детальное руководство + ценные советы

Побочный эффект — это действия, оказываемые выражением и изменяющие среду выполнения.

Обратите внимание на приоритетность при вычислении результата. У операторов инкремента и декремента в С, С++ и других языках программирования она есть. Однако не нужно путать данное понятие с принятым стандартным порядком выполнения операций в языках программирования. В Java он слева направо. В данной последовательности вычисляются операнды операторов. Это относится и к арифметическим командам, за исключением преинкремента и предекремента («++x» и «—x»).

Приоритеты влияют на порядок выполнения операторов в многоуровневой структуре выражений. В случае если на одном уровне располагаются операции с одинаковым приоритетом, то они вычисляются по правилу ассоциативности. Программист обязательно должен учитывать эти особенности.

Проблемы инкремента и декремента

Операции инкремента и декремента не всегда уместны, так как могут вызывать следующие основные проблемы:

• длинный и сложный для восприятия программный код;
• трудноуловимые баги.

Наглядно представить усложнение кода можно в следующем примере:

• int x = a++ + (b— * f— — —g) + g++ * d—

Найти ошибку в таком коде достаточно проблематично, особенно если вы пытаетесь разобраться в модуле, который писал другой разработчик.

Вторая проблема является гораздо более коварной и требует детального рассмотрения. Обратите внимание на следующий пример:

int a = 2;

int b = a++ + (—a * ++a);

Какое значение у b? Разберемся. Только не компилируйте эти строки до знакомства с этапами осуществления вычислений.

• Сначала выполняем действия в скобках, так как они являются приоритетными. Получаем: –a * ++a = 1 * 2 = 2.
• Решаем далее: b = a++ + 2, a = 2. b = 2 + 2 = 4.
• На этом этапе проверим правильность решения в компиляторе. Он выводит ответ: 8.

На этом сюрпризы не закончились. Со школьной скамьи каждому знакомо правило коммутативности, которое звучит следующим образом: «От перемены мест слагаемых сумма не меняется». Проверим его на коде:

int b = (—a * ++a) + a++;

Компилятор выдаст нам результат 4. Можно сказать, что инкременты и декременты играют с математикой.

Вероятно, программист догадается первым делом произвести операцию a++. Остальные операции нужно совершать после нее. Тогда получится следующее: b = 2 + (—a * ++a) при a = 3; b = 2 + (2 * 3) = 8.

Итак, вычисления сходятся, но возникает противоречие с документацией Java по вопросу приоритетности скобок перед другими операциями. Возникает вопрос: документация содержит ошибочную информацию?

Это связано с тем, что данные арифметические операции имеют побочные эффекты, о которых мы упоминали в рекомендациях. Они оказывают влияние на программную среду и изменяют ее. Побочные эффекты, во-первых, влекут за собой трудноуловимые ошибки. Во-вторых, компилятор не берет их в расчет.

Читайте также!

Zero Block в Tilda: верстка с нуля

Подробнее

Компилятор представляет собой программу, которая переводит текст, написанный программистом в машинные коды. В Java он делает форму текста проще, а в машинные коды переводит интерпретатор. У компилятора есть встроенный набор оптимизаций или действий, которые повышают производительность кода и делают его наиболее эффективным. Например, ленивые вычисления. Они работают для логического оператора И/ИЛИ и происходят слева направо. Если ответ уже ясен, то можно не продолжать вычислять.

В выражении 0 И (1 ИЛИ 0) уже после первого 0 нет смысла вычислять, так как в итоге И будет 0. Как раз из-за подобных функций компилятор считывает слева направо везде.

В приведённом нами примере компилятор видит b = a++ + и делает вывод, что помех для нахождения a++ нет. Побочный эффект инкремента увеличивает а, что влечет за собой ошибочный результат всех вычислений. Сначала нужно было считать действия в скобках.

Таким образом, 8 — это ошибочный ответ. Можно сделать вывод о том, что правильный — 4. На самом деле нет. Время для очередного откровения: верного ответа нет. Формулировка «результат не определен» означает, что нельзя сказать с уверенностью, что будет при выполнении строки кода. Объясним, почему. Это связано с тем, что ленивые вычисления можно отключить. Если сделать это, то ответ будет 4. Если оставить данную функцию в настройках, то получится 8.

Получается, что в случае, если результат зависит от внешнего фактора (например, настройки), то полагаться на него нельзя. Именно поэтому можно говорить о неопределенности.

Описанные выше проблемы свидетельствуют о том, что инкремент и декремент уместны не всегда.

Их следует использовать в следующих случаях:

• в цикле for;
• если операторы занимают всю строку.

Писать в программном коде i++ можно без сомнений, так как побочного эффекта не будет. При этом лучше не применять инкремент и декремент в составных выражениях.

Итак, арифметические операции инкремент и декремент не является сложными, если разобраться во всех тонкостях. При написании кода можно не применять их, но продвинутому программисту эти знания однозначно пригодятся.

Автор статьи:

Редакция сайта GeekBrains Шеф-редактор раздела Программирование