显微镜下的 i++ 与 ++i
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2021-01-14 14:11
注意,以下讨论的语言是 Java
这个问题被网上的好多文章写烂了,但基本重复度很高,我看过后的感觉是,大部分都是错误的、误导读者的。
随便百度一下,我们打开第一条。
上来先说个结论
i++ 先赋值在运算,例如 a=i++,先赋值a=i,后运算i=i+1,所以结果是a==1 ++i 先运算在赋值,例如 a=++i,先运算i=i+1,后赋值a=i,所以结果是a==2
然后给了成吨的例子来说明
public class Test3 {
public static void main(String[] args) {
int y=0;
//注意"="是赋值,"=="才是相等
//这里的y=++y 是先运算在赋值
y=++y;// y==0,++y==y+1; 结果y=++y == y+1 == 0+1 ==1
y=++y;// y==1,++y==y+1; 结果y=++y == y+1 == 1+1 ==2
y=++y;// y==2,++y==y+1; 结果y=++y == y+1 == 2+1 ==3
y=++y;// y==3,++y==y+1; 结果y=++y == y+1 == 3+1 ==4
y=++y;// y==4,++y==y+1; 结果y=++y == y+1 == 4+1 ==5
System.out.println("y="+y);//5
int i =0;
// i==0,i++==0; 结果i=i++ == (记住先赋值后运算)
i=i++;
i=i++;
i=i++;
i=i++;
i=i++;
System.out.println("i="+i);//0
System.out.println("================");//1
}
}
首先这个例子没有任何代表性;
其次得出的结论也是极其误导人的;
但最关键的是,这无法帮助你真正理解 i++ 和 ++i 的本质是什么
所以 i++ 和 ++i 的区别请听我说
先忘掉什么“先赋值、后运算”
别着急,慢慢来,忍住看到最后
i++ 和 ++i 字节码
查看字节码用 javap 命令,或者直接用 idea 的插件,这里不做过多介绍
在某方法里写上这样一段代码
public void ipp() {
int i = 1;
i++;
}
查看其字节码
iconst_1
istore_1
iinc 1 1
return
然后我们在写上这样一段代码
public void ipp() {
int i = 1;
++i;
}
查看其字节码
iconst_1
istore_1
iinc 1 1
return
发现没,完全一样。也就是说,在没有赋值操作时,i++
和 ++i
编译成字节码后,都是
iinc 1 1
完全一样
有多少人之前的理解是 i++ 和 ++i 本身孤零零地放在那是有区别的呢?
看 iinc 字节码的定义
找到 JVM 官方手册
https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html#jvms-6.5.iinc
看到 iinc 字节码指令的格式为
iinc index const
index 表示局部变量表的索引,const 表示将其值加上多少
所以上面的
iinc 1 1
就表示
将局部变量表索引为1位置的值,加上1
局部变量表索引 0 位置处是 this,索引 1 位置处的值,是int i = 1
这段代码设置的,也就是 1。把这个值加 1,就变成了了 2
再来回顾下上面的代码
public void ipp() {
int i = 1;
i++;
System.out.println(i);
}
public void ppi() {
int i = 1;
++i;
System.out.println(i);
}
如果打印 i 的值,很容易知道,两个都是 2
所以很简单,i++ 和 ++i 本身在字节码指令中的体现都是 iinc,就是单纯把 i 所在的局部变量表那个位置的值,+1
稍稍复杂一点
我们把上面的代码稍稍复杂一点,++操作后,再重新赋值给 i
public void ipp() {
int i = 1;
i = i++;
}
public void ppi() {
int i = 1;
i = ++i;
}
你猜 i 的值分别是多少
别急,再次查看字节码
void ipp() --> i = i++;
iconst_1
istore_1
iload_1
iinc 1 1
istore_1
return
void ppi() --> i = ++i;
iconst_1
istore_1
iinc 1 1
iload_1
istore_1
return
这回看到不一样了,但字节码指令都相同,只是顺序不同
i = i++ 就是 先 iload_1
再 iinc 1 1
i = ++i 就是 先 iinc 1 1
再 iload_1
所以也很简单,i++ 和 ++i 只有在最终赋值给某变量时(实际上是因为参与了运算,因为直接赋值也是一种无运算符号的运算),字节码指令是不同的,而且也只是顺序上的不同。
那顺序的不同会导致结果怎样呢?下面我们通过观察 虚拟机栈 来细化整个过程
观察虚拟机栈中的变化
但你得先知道虚拟机栈是什么,也就得知道 JVM 的内存划分,这块就不帮你复习了哈,直接上 ipp() 方法入虚拟机栈后,这个方法栈帧里的初始构造。
看 i = i++
下面一步步执行 ipp() 方法的字节码
iconst_1
istore_1
iload_1
iinc 1 1
istore_1
return
注意局部变量表 0 处表示的是 this,这里为了简化没有写出,然后栈帧的“帧”字写错啦,我就任性一下不改了哈
iconst_1:将立即数 1 压栈
istore_1:操作数栈顶 -> 局部变量表 1 位置
iload_1:局部变量表 1 位置 -> 操作数栈顶
iinc 1 1:局部变量表 1 位置的值 +1
istore_1:操作数栈顶 -> 局部变量表 1 位置
所以,最后 i 的值,也就是局部变量表中 1 位置处的值,就是 1
iinc 1 1
这一步是完全没有用的,因为最后局部变量表 1 位置处的值,在最后一步赋值操作时,会被操作数栈顶处的值覆盖,所以之前的 +1 完全没用所以 idea 也会提示你,这里的 i++ 没用
the value changed at 'i++' is never used
再看 i = ++i
iconst_1
istore_1
iinc 1 1
iload_1
istore_1
return
iconst_1:将立即数 1 压栈
istore_1:操作栈顶 -> 局部变量表 1 位置
iinc 1 1:局部变量表 1 位置的值 +1
iload_1:局部变量表 1 位置 -> 操作栈顶
istore_1:操作栈顶 -> 局部变量表 1 位置
所以,最后 i 的值,也就是局部变量表中 1 位置处的值,就是 2
本质区别
所以看出本质区别是什么了么?
区别就是
是 "先把局部变量表中的值 +1,再放到操作数栈中"
还是 "先放到操作数栈中,再把局部变量表中的值 +1"
仅此而已
所以网上普遍的说法,i++ 表示 先 赋值 再 运算
赋值就是 压入操作数栈顶 运算就是 局部变量表 +1 操作
反正这俩词我是对应不上...
还有的说法是,i++ 是先把 i 拿出来使用,然后再+1;
还有的说法是,i++ 先赋值在自增
还有的 ... ...
哥哥诶,咱别用自己造的词误导读者了好不?
所以最后用我的话总结一个没有任何歧义的
i++:先将局部变量表中的 i 放入操作数栈中,再将局部变量表中的 i 值 +1 ++i:先局部变量表中的 i 值 +1,再将i放入操作数栈中
来点难的
当你从这个角度理解了之后,再做类似的复杂一点的题,也不在话下,大不了在脑子里从头推导一遍即可
看题
int i = 2;
int y = i++ + ++i;
y = ?
int a = 2;
a = a++ + ++a;
a = ?
int b = 2;
b = b++ + (++b + ++b) + (b += 2);
b = ?
思
考
一
分
钟
答案
y = 6
a = 6
b = 18
你做对了么?
我把最难的那个题的字节码展示出来
按照黄色的字可以到操作数栈的变化(从左到右就是操作数栈从栈底到栈顶),自己脑补一下动画吧,不想做了有点懒哈哈哈~
int b = 2;
b = b++ + (++b + ++b) + (b += 2);
iconst_2 ;操作数栈 2
istore_1 ;局部变量表 b=2
iload_1 ;操作数栈 2
iinc 1 by 1 ;局部变量表 b=3
iinc 1 by 1 ;局部变量表 b=4
iload_1 ;操作数栈 2 4
iinc 1 by 1 ;局部变量表 b=5
iload_1 ;操作数栈 2 4 5
iadd ;操作数栈 2 9(=4+5)
iadd ;操作数栈 11(=2+9)
iinc 1 by 2 ;局部变量表 b=7
iload_1 ;操作数栈 11 7
iadd ;操作数栈 18(=11+7)
istore_1 ;局部变量表 b=18
再难的,我觉得就有些无聊了,大家自己给自己出题吧~
如果你对这里的入栈顺序有困惑,比如你感觉加了()数学上不是先进行运算么?怎么不是先入栈参与运算呢?
那其实这和 i++ 与 ++i 的知识就不相关了,你需要了解的是 前缀、中缀、后缀表达式,这里只举个例子不展开讲解。
简单说就是如何将数学表达式,转换成一种格式,按照这个顺序可以方便通过栈来实现计算。
比如
b++ + (++b + ++b) + (b += 2)
在转成后缀表达式过程中 ++ 操作根本不受影响,先简化成
b + (b + b) + b
转换成后缀表达式后就是
b b b + + b +
照着这个顺序压栈,就是字节码中指令的顺序啦,比如 b 压栈就是 iload_1,运算符(+)压栈就是 iadd,你再回过去证明一下哦~
而这里的每一个 b 的值,就是压栈那一时刻的 b 的值
最后愤怒地再说两句
所以,网上关于 ++ 的题目,其实是两个知识点
i++ 与 ++i 参与运算时的字节码指令
将数学表达式转换为栈操作的后缀表达式
而网上的讲解,大部分都不是从最直接的字节码指令说,还将两个知识点混为一谈,我觉得是不负责任的。
回过头来再看开头说的那篇文章的结论
i++ 先赋值在运算,例如 a=i++,先赋值a=i,后运算i=i+1,所以结果是a==1 ++i 先运算在赋值,例如 a=++i,先运算i=i+1,后赋值a=i,所以结果是a==2