Java變數自增表示式 i = i++ 的底層邏輯(簡述)

练块的程序员發表於2024-05-10
Java變數

Java變數自增表示式 i = i++ 的底層邏輯(簡述)

前言

很多老師告訴我們，i = i++ 的運算過程是 temp = i; i ++; i = temp; 所以i的值不變。但我總覺得這個temp的出現有些莫名其妙。所以在網上檢索之後，把大佬們的解釋做了一點總結和簡化，權當拾人牙慧。

要搞懂 i = i++ 我們先要簡單認識兩個東西：區域性變數表 和 運算元棧。

  • 運算元棧：一個臨時的儲存空間, 主要用於儲存計算過程的變數和中間結果，
  • 區域性變數表：也是一個臨時的儲存空間，它用於儲存函式的引數以及區域性變數。
  • 對於本文章而言，初學者可以把它看做兩個桶：一個用來裝i的值（區域性變數表），另一個用來裝中間過程中用到的數（運算元棧）

正文

瞭解了以上內容，就可以對i=i++進行理解了。不過在此之前，我們先看看單獨的i++ 和 ++i的區別：

i++ 和 ++i

i++ 和 ++i，它們實際上是直接在區域性變數表裡修改變數的值，原地修改，不需要經過運算元棧。所以，作為語句單獨使用時，沒有區別。

public static void main(String[] args) {
    int i = 0;
    i++; // 在區域性變數表直接自增
    ++i; // 在區域性變數表直接自增，沒有區別
}

那麼當情況是 i = i++時; 為什麼結果就是i的值不變呢？

i = i++

public static void main(String[] args) {
    int i = 0;
    i = i++; // i值不變
}

這就是運算元棧參與的結果，上面程式碼的執行過程，實際上是這樣的：

  • 執行 int i = 0;
    • 把0這個常數放到運算元棧中
    • 從運算元棧頂取出常數0，然後儲存到區域性變數表的索引為1的位置（區域性變數表[1])，這個位置就代表i的值（因為區域性變數表裡有args 和 i 兩個元素，args的索引是0）。
  • 執行 i = i++;
    • 計算機首先看見右側表示式中的i, 所以它把區域性變數表[1]的值取出，壓入運算元棧。
    • 計算機又看見了符號“++”，於是把區域性變數表[1]進行自增
    • 然後計算機看見 “=” ，所以對等號左邊的i進行賦值，重點來了：
      • 這裡賦的是哪個值呢？ -- 運算元棧裡的值，0。
      • 那麼賦值到哪裡呢？ -- 區域性變數表[1]。直接覆蓋了自增的結果，也就是說，剛剛的自增操作，增了個寂寞。
    • 所以我們就知道了：由於剛剛是“先壓棧，再自增”，所以棧裡的值還是原始值，最後又覆蓋回去了。
  • 同理，我們也就知道它和 i = ++i 的不同之處在哪裡了
    • 計算機這次首先看見的是“++”符號，而不是i, 所以它這次先把區域性變數表[1]進行自增
    • 然後計算機才看見了i，此時才把區域性變數表[1]的值取出，壓入運算元棧，因此，棧裡的值也變成了1，最後覆蓋回去就是1。

以上順序的變化，實際上在JVM編譯後的位元組碼檔案中能夠直觀地看到，但是初學者對位元組碼很陌生，所以採用了以上的描述方式。位元組碼的區別其實更加直觀，如下：

  • i = i++ 的執行順序：
iconst_0  # 把int常量0壓入運算元棧
istore_1  # 把運算元棧頂的值"0"儲存到區域性變數表[1]
iload_1   # 區域性變數表[1]的值壓入運算元棧頂，此時運算元棧頂為0
iinc 1 1  # 將區域性變數表[1]的值，加上1, 所以此時i的值變成1
istore_1  # 將運算元棧頂的值儲存到區域性變數表[1], 用0覆蓋了1.
  • i = ++i 的執行順序：
iconst_0  # 同上
istore_1  # 同上
iinc 1 1  # 將區域性變數表[1]的值，加上1, 此時i的值變成1 
iload_1   # 區域性變數表[1]的值壓入運算元棧頂，此時運算元棧頂為1
istore_1  # 將運算元棧頂的值儲存到區域性變數表[1], 用1覆蓋了1.

這個問題的進階還有 k = i + ++i * i++ 參考文章：https://blog.csdn.net/See_Star/article/details/125206538

作者： 練塊兒的程式設計師

出處：https://www.cnblogs.com/sunyujun16

本文版權歸作者和部落格園共有，歡迎轉載，但必須保留此段宣告，且在文章頁面明顯位置給出原文連結, 如有問題，可郵件sunyujun16@163.com諮詢.

相關文章