jvm是如何執(zhí)行i = i++ + ++i的,你知道嗎黎侈?

結(jié)果是多少察署?

public static void main(String[] args) {
    int i = 0;
    i = i++ + ++i;
    System.out.println(i);
}//結(jié)果輸出 2

為什么是2?

一個.java文件首先要被編譯成.class文件jvm才能夠運行峻汉,而jvm是根據(jù)java代碼生成的字節(jié)碼來確認他要如何運行程序的贴汪。說的再通俗一點就是脐往,jvm看不懂java代碼,他能看懂的是字節(jié)碼扳埂,而編譯就是這么一個翻譯的過程业簿。
??所以為了了解i = i++ + ++i的運行原理,我們首先反匯編這段代碼(請先編譯java文件阳懂,Main.java是我的文件名):在命令行下輸入
javap -c Main.class
可以看到字節(jié)碼是:

       0: iconst_0
       1: istore_1
       2: iload_1
       3: iinc          1, 1
       6: iinc          1, 1
       9: iload_1
      10: iadd
      11: istore_1
      12: getstatic     #2      // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      15: iload_1
      16: invokevirtual #3      // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
      19: return

??不要怕梅尤,這其實很容易。為了不至于引入太多復雜概念岩调,這里只需要知道程序在運行時的兩個區(qū)域巷燥,一個叫做局部變量表(Local Variable),一個叫做操作數(shù)棧(Operand Stack)号枕,前者的結(jié)構(gòu)類似數(shù)組缰揪,用來存儲局部變量,后者的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是棧堕澄,用來輔助執(zhí)行指令邀跃。
??我一條條解釋上述指令。先看下圖蛙紫,因為這里只用到了1個局部變量表的位置,所以其他的就沒寫出來途戒。


??紅框的內(nèi)容代表每條指令執(zhí)行完坑傅,這兩個區(qū)域的值是多少。建議認真看下每一行的值是怎么來的再往下看喷斋。實際上在執(zhí)行到getstatic #2這條命令的時候唁毒,我們的想知道的問題已經(jīng)計算完了。主要關注這條命令以上的命令即可星爪。并且我們的值最終也存儲在局部變量表1號位置浆西。
??所以最終輸出2是理所當然的。

規(guī)律是什么顽腾?

既然說class文件是java文件的“翻譯”過來的近零,那么java代碼和字節(jié)碼總有對應關系吧?我們試著找一下抄肖。
??我們說局部變量表是用來存放局部變量的久信,第二條指令又向局部變量表中存入值了,根據(jù)指令的解釋很容易能夠猜到前兩條指令iconst_0 istore_1對應java代碼int i = 0;漓摩。
??我們通過最后的輸出知道了i的值是存在局部變量表1中的裙士,那么istore_1這個向局部變量表1號位置賦值的語句一定就是將前面計算得到的i++ + ++i的結(jié)果存進表的意思,也就是意味著在執(zhí)行istore_1語句時管毙,操作數(shù)棧棧頂?shù)脑鼐褪俏覀冇嬎愕慕Y(jié)果腿椎。
??繼續(xù)往上推桌硫,iadd指令執(zhí)行的時候,棧頂?shù)膬蓚€元素一定一個就是i++ 另外一個就是++i的值啃炸。除去最開始的兩條指令鞍泉,一共只剩下四條指令了分別是

  iload_1
  iinc          1, 1
  iinc          1, 1
  iload_1

猜也能猜出來前兩個對應一條指令,后兩個對應一條肮帐,畢竟這么兩個相似的指令不可能翻譯出來字節(jié)碼的命令數(shù)還不相等吧咖驮。問題是前兩個和后兩個誰對應i++誰對應++i。我們先回憶一下這兩條語句在java上有什么不同训枢,簡單說“i++是先用再加托修,++i是先加再用”。另外需要再講一個東西恒界,我前面說操作數(shù)棧是用來輔助執(zhí)行命令的睦刃,形象點理解就是操作數(shù)棧里面的東西是馬上就要拿來用的,而局部變量表是用來暫時先保存下變量的十酣。好了涩拙,回到我們剛才的問題,再想一下耸采,你應該就能夠想到:前兩條指令對應i++而后兩條對應++i兴泥。前兩條字節(jié)碼的含義是:我準備用1號變量,先放在棧里(先用)虾宇,好了搓彻,我已經(jīng)放在棧里了,你在局部變量表里可以加1了(再加)嘱朽。后兩條字節(jié)碼的含義是:你在局部變量表里先加1(先加)旭贬,然后我要放在棧里了(再用)。
??這樣我們就把每條語句及其對應的字節(jié)碼都找出來了搪泳,那么規(guī)律到底是什么稀轨?
??我們現(xiàn)在用更加通俗的話來解釋i= i++ + ++i。首先這個語句等價于i = (i++) + (++i)岸军。執(zhí)行順序是:

  1. 計算i++
  2. 計算++i
  3. 將前兩個計算的結(jié)果加起來賦值給i

看起來好像在說廢話奋刽,那么我們結(jié)合之前的字節(jié)碼來分析。

  1. 步驟1還可以分成2步
    1. 將當前i的值,拷貝一份(假如拷貝出來的元素叫copy1 )凛膏。翻譯成代碼:int copy1 = i; (最開始i為0)
    2. 將i的值加1杨名。翻譯成代碼:i++;(此時i為1)
  2. 步驟2同樣分成2步
  3. 將i的值加1。翻譯成代碼:i++;(此時i為2)
  4. 將當前i的值,拷貝一份(假如拷貝出來的元素叫copy2 )猖毫。翻譯成代碼:int copy2 = i;(此時i還是2)
  5. 將兩個計算結(jié)果加起來台谍。i= copy1 + copy2 (也就是0+2)

總結(jié)起來:i= i++ + ++i真實執(zhí)行過程的偽代碼就是

int copy1 = i;
i++

i++
int copy2 = i

i = copy1 + copy2;

那么我們現(xiàn)在來試著算一下 i = ++i + i++ + ++i + ++i (i的初始值是0)

首先我們知道,i = ++i + i++ + ++i + ++i 等價于 i = (++i) + (i++) + (++i) + (++i)吁断。
我們將四個括號里的值分別起名為r1趁蕊、r2坞生、r3、r4掷伙。表達式從左向右計算是己。

  1. 首先計算r1:++i要先將i加1,然后賦值給r1任柜,所以r1等于1卒废。(執(zhí)行完這條語句時i的值為1)
  2. 然后計算r2:i++要先將i的值賦值給r2,然后i字加1宙地,所以r2等于1摔认。(執(zhí)行完這條語句時i的值為2)
  3. 然后計算r3:++i要先將i加1,然后賦值給r3宅粥,所以r3等于3参袱。(執(zhí)行完這條語句時i的值為3)
  4. 然后計算r4:++i要先將i加1透葛,然后賦值給r4芭届,所以r3等于4。(執(zhí)行完這條語句時i的值為4)
  5. 然后計算r1+r2+r3+r4郭变,等于1+1+3+4,結(jié)果為9
  6. 最后將9賦值給i企垦。(其實此時i是有值的环壤,就是之前的4,但是被剛賦值進來的9給覆蓋了竹观,所以就沒能表現(xiàn)出來)

怎么樣镐捧,你算出來了嗎?

這篇文章是最近學習jvm以來想通的一個以前一直不明白的問題臭增,在此與大家分享下。如果有不懂的竹习,可以下面留言誊抛。如有錯誤也請指出。
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