java 分析 i++ 和 ++i 区别以及 i = i++ + ++i + i++ + ++i jvm字节码执行过程

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本文详细分析了i=i+++++i+i+++++i代码在JVM中的字节码执行过程，解释了i++和++i的区别，确定了最终i的值，并探讨了代码执行顺序及字节码对应流程。

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本文以 “i = i++ + ++i + i++ + ++i” 为例分析其字节码的执行过程。其中主要解决4个问题

1. i++ 和 ++i 有什么区别，在jvm字节码层面又有什么区别
2. “i = i++ + ++i + i++ + ++i” 最后 i 的值是多少
3. “i = i++ + ++i + i++ + ++i” 这串代码的执行顺序（是从右向左顺序执行，还是像这样"i = (i++ + ++i) + (i++ + ++i)"的执行顺序呢）
4. “i = i++ + ++i + i++ + ++i” 这串代码对应的jvm 字节码解析和对应的执行流程解析

测试代码：

package com.example.all6.iii;
public class ITest {
	public static void main(String[] args){
	    int i = 1;
	    i = i++ + ++i + i++ + ++i;
	    System.out.println(i);
	}
}

运行 javap -v -p ITest.class 得到的字节码

...... 省略了
  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=1
         0: iconst_1
         1: istore_1
         2: iload_1
         3: iinc          1, 1
         6: iinc          1, 1
         9: iload_1
        10: iadd
        11: iload_1
        12: iinc          1, 1
        15: iadd
        16: iinc          1, 1
        19: iload_1
        20: iadd
        21: istore_1
        22: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        25: iload_1
        26: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
        29: return
      LineNumberTable:
        这也省略..... 
}
SourceFile: "ITest.java"

借个图先：
在这里插入图片描述

开始第四个问题(4. “i = i++ + ++i + i++ + ++i” 这串代码对应的jvm 字节码解析和对应的执行流程解析)：
字节码一共 0 - 29 行，主要分析0-21行内容，分析每一行的含义和对应的内存的值的变化，首先图说一下方法执行过程中 jvm操作数栈和局部变量表的初始情况如下图所示：

此时的局部变量表里的i 还没有赋值，操作数栈里也没有数据。this 默认占局部变量表 0 的位置。i 占局部变量表1 的位置（下边的图好像都忘了标注了 - -!）。只要知道 变量 i 在局部变量表1的位置

0: iconst_1 ：把数值 “1” 压入操作数栈栈顶。此时操作数栈栈顶的值是 1
在这里插入图片描述
1: istore_1 ：操作数栈栈顶元素出栈并存入局部变量表位置1 。即相当于给i 赋值为1.i = 1。

2: iload_1 ：将局部变量表位置1 的值压入操作数栈栈顶

3: iinc 1, 1 ： “iinc x,n” 意为局部变量表x位置上自增n。这里指局部变量表 1 位置上的数值自增1。即此时 i 的值为2 。操作数栈没有变化
在这里插入图片描述
6: iinc 1, 1 ：同上，此时 i 的值变为3 。操作数栈仍没有变化

9: iload_1 ：把局部变量表1位置的数值压入栈顶，注意，此时的i 因为两次自增已经变成了 3 。

10: iadd ：把操作数栈栈顶和次栈顶两个元素弹出相加，再压入栈顶。就是先弹出3，再弹出1 ，把 1 和 3 相加。1+3=4 ，把结果 4 再次压入操作数栈栈顶。此时的局部变量表没有变化。
在这里插入图片描述
11: iload_1 ：把局部变量表1位置的数值压入栈顶。即把数值3 压入操作数栈到栈顶位置。此时操作数栈发生了变化。看图：

12: iinc 1, 1 ：局部变量表 1的位置上的数值加1 。即 i 的值由3 变成4 。
在这里插入图片描述
15: iadd ：将此时的操作数栈的临近栈顶的两个元素弹出，即3和4 分别弹出，然后相加得7 。再压入栈顶。

16: iinc 1, 1 ：局部变量表1的位置自加1。即 4+1=5。i的值变为5。

19: iload_1 ：将局部变量表 1 位置的数值压入操作数栈的栈顶位置。注意此时的 i 的值已经是 5 了。
在这里插入图片描述
20: iadd ：将操作数栈临近栈顶的两个元素弹出相加，讲结果压入栈顶。即先弹出5 再弹出7 ，把 5和7 相加得到12 ，再压入操作数栈。此时栈顶的值变成了12。

21: istore_1 ：将操作数栈栈顶的元素弹出，赋值给局部变量表1位置。即把操作数栈栈顶元素12 弹出，赋值给 i 。相当于最后给 i 赋值 i=12 。
在这里插入图片描述
到此为止 0 - 21 行字节码都一一解析完成了。剩下的
22: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
25: iload_1
26: invokevirtual #3 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
29: return
这些无非是调用打印函数和方法结束返回。

总结一下
第四个问题（“i = i++ + ++i + i++ + ++i” 这串代码对应的jvm 字节码解析和对应的执行流程解析）相信仔细看完的朋友一定能理解这串代码的执行流程了。

第二问题（“i = i++ + ++i + i++ + ++i” 最后 i 的值是多少） 12 。对是 12 ，不信你debug试试。为啥看上边。

第一个问题（i++ 和 ++i 有什么区别，在jvm字节码层面又有什么区别）
通俗的来讲 “i++” 是先赋值，再相加。“++i” 是先相加再赋值。
通过字节码来理解无论是 “i++” 还是“++i” 都会调用 “iinc 1, 1” 这指令完成自身加1 的操作。关键取决于这个指令后续的指令是什么。

如果是“iload_1” 即将局部变量表位置1 的值压入操作数栈栈顶。因为此时的i的值已经完成自身加1，这是取的i 的值或者说以后参与运算的i的值都是i的最新的值。即是 2。
如果后续指令不是“iload_1” 或者 “istore_1” 。就是说虽然局部变量表i的值完成自增。但是并没有进入操作数栈参与运算。此时操作数栈栈顶元素很可能还是没有自增前的值。

至于这两种情况，到底谁“i++” ，谁是“++i”呢。第1种情况有后续指令的是“++i”,第二种情况则是“i++”。
为什么？两段代码证明

package com.example.all6.iii;
public class ITest {
	public static void main(String[] args){
	    int i = 1;
	    int j = 1;
	    //i = i++ + ++i + i++ + ++i;
		i = i++;
		j = ++j;
	    System.out.println(i); // 1
		System.out.println(j); // 2
	}
}

第三个问题（“i = i++ + ++i + i++ + ++i” 这串代码的执行顺序（是从右向左顺序执行，还是像这样"i = (i++ + ++i) + (i++ + ++i)"的执行顺序呢））
观察这串代码可以发现有 4个 “++” 操作和 3 个“+” 操作。
先看图：
在这里插入图片描述
从图中可以推断出 ,字节码 6行和9行组合是一个“++i” , 16行和19行组合是一个 “++i” , 剩下的 3行和 12 行自然就是 “i++”了。
先按照代码从右向左执行顺序来解读一下

根据字节码从上向下的执行顺序，代码从右向左的执行顺序。得到推测到这样的结果：
5 → 7 → 6 → 1 → 4 → 3 → 2 , 什么乱七八糟的 , 整理一下 i = （（5 + 7） + 1 ） + 3 ，再翻译一下
i = （(i++ + ++i）+ i++ ) + ++i 。