从字节码角度分析 i++ 和 ++i 实现

本文通过解析Java字节码,详细阐述了前置++和后置++的不同之处,并通过实例展示了两者在变量值变化上的差异。

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最近看到个面试题:


int j=0;
for(int i=0;i<100;i++)
    j = j++;
System.out.println(j);


输出结果是0,如果换成j++,那么输出100,这是为什么?


对于这种问题,其实有点经验的程序员都知道,前置++和后置++的运算区别:

1、前置++是将自身加1的值赋值给新变量,同时自身也加1

2、后置++是将自身的值赋给新变量,然后才自身加1


话虽这么说,那怎么来证明上面两点呢?

万物皆有始有终,对于代码,只能从字节码的角度看看是不是能挖掘有价值的信息。


在讲字节码之前,先简单的了解下Java栈,在JVM中有这么一个数据结构叫Java栈,当线程启动的时候,会分配一块内存当做该线程的栈,每个栈由一系列的栈帧组成。每个栈帧对应一个方法,当线程执行方法时,就是栈帧出栈入栈的过程。


每个栈帧包含三部分数据:本地变量(参数+方法内的变量)、操作数栈和其它数据,本文主要涉及本地变量和操作数栈。




先看看后置++的实现:


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

编译之后的字节码如下:

iconst_0  //把数值0 push到操作数栈
istore_1 // 把操作数栈写回到本地变量第2个位置
iload_1 // 把本地变量第2个位置的值push到操作数栈
iinc 1,1  // 把本地变量表第2个位置加1     
istore_1 // 把操作数据栈写回本地变量第2个位置

整个过程这样的:



可以发现变量a在执行iinc 1,1的时候已经变成1了,但是istore_1又把变量a所在位置覆盖成了0,所以执行完i = i++,i还是原来那个值。

另外,来看下前置++的实现:




字节码就不再解释了,整个过程实现如下:



和后置++不同的地方在于,在变量进入操作数栈之前,就先执行了iinc指令,所以进入操作数的值是加1后的值,最后写回的值也是最新值。


转载自狼哥的博客 https://www.jianshu.com/p/7988e646a37e


<think>好的,我现在需要解决用户的问题:为什么在按字节输出int变量i的存储内容时,使用c[j]而不是*(c+i)。用户可能对数组索引指针运算的关系不太清楚,或者对如何遍历内存中的每个字节有疑问。 首先,我要回顾之前的对话。用户之前询问的是关于将int指针强制转换为char指针后输出的问题,现在这个新问题涉及到如何正确遍历每个字节。在之前的回答中,我提到使用unsigned char*循环来逐个字节输出,其中使用了c[j]的形式,而用户可能想知道为什么不使用*(c + j)的方式,或者说是否有区别。 接下来,我需要分析c[j]*(c + j)在C语言中的关系。实际上,在C语言中,数组索引指针运算是等价的,即c[j]等同于*(c + j)。因此,从语法功能上来说,这两种写法是等效的,输出结果应该是一样的。用户可能误解了这两种写法有本质区别,或者想知道为什么推荐使用数组索引而不是指针运算。 但用户的问题可能更深层次。比如,是否在某些情况下这两种写法会有不同的结果,或者在可读性、习惯用法上有差异。另外,用户可能对指针运算的机制不太熟悉,需要解释清楚。 然后,我需要考虑用户可能的背景。用户可能刚开始学习C语言,对指针数组的关系理解不够深入,或者在实际编码中看到不同的写法产生了困惑。因此,我的回答需要详细解释这两种方式的等价性,同时说明为什么在示例中使用c[j]更为合适。 接下来,我应该指出,在示例中使用c[j]主要是为了代码的可读性易理解性。对于遍历数组或内存块,使用数组索引形式更直观,尤其是对于新手来说,更容易理解循环变量j代表的是第几个元素。而*(c + j)虽然功能相同,但看起来更像指针运算,可能在阅读时增加理解的难度。 另外,还需要提到,在某些情况下,指针运算可能会更高效,但现代编译器通常会对数组索引进行优化,生成相同的机器码。因此,选择哪种方式更多是编码风格的问题,而不是功能或性能的问题。 但用户的问题也可能是关于为什么在示例中没有使用*(c + i)这样的形式。这里需要确认是否存在打字错误或者误解。比如,原示例中的循环变量是j,而用户提到的是i,这可能是个笔误。如果是的话,需要指出循环变量应保持一致,否则会导致错误。 另外,还需要强调在访问内存时,无论是使用c[j]还是*(c + j),都要求指针c指向有效的内存区域,并且j在合法范围内,否则会导致未定义行为。 总结起来,回答需要涵盖以下几点: 1. c[j]*(c + j)在功能上是等价的,都是访问指针c偏移j个元素的位置。 2. 使用数组索引形式提高可读性,尤其在遍历时更直观。 3. 示例中选择c[j]是为了代码清晰,而非技术上的必要性。 4. 纠正用户可能的误解,比如变量名是否正确(j vs i)。 5. 强调两种方式在性能上没有区别,编译器会优化。 6. 提醒用户注意指针运算的边界条件,避免越界访问。 最后,需要以简明扼要的方式组织这些点,使用用户容易理解的语言,避免过于技术化的术语,同时结合示例代码进行说明,确保用户能够理解为什么在示例中使用了c[j]而不是指针运算的形式。</think>--- ### **1. 关键结论** `c[j]` `*(c + j)` **完全等价**,两者最终生成的机器码相同。选择 `c[j]` 主要是为了代码的**可读性****直观性**,尤其在遍历内存时更符合常见编程习惯。 --- ### **2. 语法等价性** 在 C 语言中,**数组索引****指针运算**本质是同一操作的两种写法: - `c[j]` → 直接通过索引访问第 `j` 个元素。 - `*(c + j)` → 通过指针偏移访问第 `j` 个元素。 从编译器的角度看,两者会被转换为相同的地址计算逻辑。例如: ```c // 以下两种写法完全等价 unsigned char a = c[2]; unsigned char b = *(c + 2); ``` --- ### **3. 为什么示例代码使用 `c[j]`?** #### **(1) 可读性优先** - 对大多数开发者(尤其是新手)而言,`c[j]` 更直观,直接体现“访问第 `j` 个字节”。 - `*(c + j)` 需要理解指针偏移的隐含逻辑,增加了阅读代码的心智负担。 #### **(2) 避免混淆** - 如果循环变量命名为 `i`,`*(c + i)` 可能被误认为与变量 `i`(原代码中的 `int i = -5`)有关联。实际上,它们是独立的变量。 - 示例中循环变量特意命名为 `j`,避免歧义,但用户若误写为 `*(c + i)`(假设 `i` 是循环变量),可能导致逻辑错误。 #### **(3) 符合习惯用法** - 遍历数组或内存块时,`array[index]` 是标准写法,广泛见于教材工程代码。 --- ### **4. 示例对比** #### **写法 1(推荐):使用 `c[j]`** ```c unsigned char *c = (unsigned char *)&i; for (int j = 0; j < sizeof(i); j++) { printf("%02X ", c[j]); // 清晰表明按索引访问 } ``` #### **写法 2(等价但不够直观):使用 `*(c + j)`** ```c unsigned char *c = (unsigned char *)&i; for (int j = 0; j < sizeof(i); j++) { printf("%02X ", *(c + j)); // 需要理解指针偏移 } ``` --- ### **5. 注意事项** 1. **循环变量命名一致性**: - 若循环变量是 `j`,必须使用 `c[j]` 或 `*(c + j)`,而非 `*(c + i)`(除非循环变量是 `i`)。 - 错误示例: ```c for (int j = 0; j < 4; j++) { printf("%02X ", *(c + i)); // 错误!i 在此未定义或可能为其他值 } ``` 2. **指针运算的边界**: - 必须确保 `j` 在 `[0, sizeof(i)-1]` 范围内,否则会访问非法内存。 3. **性能无差异**: - 现代编译器会优化两种写法为相同机器指令,无需担心效率问题。 --- ### **6. 总结** - **功能等价**:`c[j]` `*(c + j)` 本质相同,选择前者通常是为了代码清晰。 - **代码习惯**:优先使用索引形式,除非需要显式强调指针操作(如底层内存操作演示)。 - **避免错误**:确保循环变量名与索引写法一致。
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