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Java ++i 与 i++ 底层原理

news 2025/8/4 11:02:09

一、概念解释

1.1 指令含义

ICONST_x ：将常量x压到操作数栈中
ISTORE_x ：将操作数栈顶元素写入到本地变量表第x+1位置
IINC m n ：将本地变量表中第m+1位置进行加n操作
LINENUMBER ：这个就是标注我们的行号
ILOAD_x ：将局部变量表第x+1位置元素加入操作数栈中，和ISTORE相反

1.2 局部变量表

是一个数组，用于存储方法中所有的局部变量，包括：
- 方法参数
- 方法内部定义的局部变量（int、Object、boolean 等）
- 编译器临时变量（如：中间值、i++的旧值）

每个变量占用 1 或 2 个槽（slot）：
- int, float, reference → 占1个槽位
- long, double → 占2个槽位

示例：

public int add(int a, int b) {int c = a + b;return c;
}

这个方法的局部变量表可能如下：

槽位	内容
0	this（对象引用）
1	a
2	b
3	c

1.3 操作数栈

是一个后进先出（LIFO）栈，用于临时存放操作数、计算中间结果

所有字节码指令操作的“数据”，都要先从局部变量表加载进栈，再在栈中操作

每个方法调用都会创建一个新的栈帧，包含一个新的操作数栈

示例：

int a = 3;
int b = 4;
int c = a + b;

字节码执行过程（假设槽位1=3，槽位2=4）：

iload_1       // 操作数栈: 3
iload_2       // 操作数栈: 3, 4
iadd          // 操作数栈: 7
istore_3      // 局部变量槽3 = 7

二、简单示例

public class Test {public static void main(String[] args) {int i = 1;int a = i++; // 后缀递增int b = ++i; // 前缀递增}
}

通过Javap 反编译字节码：

javac Test.java
javap -c Test

输出（关键部分）如下：

0: iconst_1         // 将常量1压入栈
1: istore_1         // i = 12: iload_1          // 将i的值加载进操作数栈（i = 1）
3: iinc 1, 1        // i = i + 1，此时 i = 2
6: istore_2         // 把栈顶旧值（1）赋值给 a
//结果 a = 1，i = 27: iinc 1, 1        // i = i + 1，此时 i = 3
10: iload_1         // 把新值加载进栈（i = 3）
11: istore_3        // b = 3
//结果 b = 3，i = 3

分析区别：

表达式

步骤

字节码行为

结果

a = i++

先取值后自增

iload_1（先把i原值放进操作数栈）

iinc（i加1，此时 i = 2）

istore_2（把栈顶旧值赋值给 a）

a = 1，i = 2

b = ++i

先自增后取值

iinc（i先加1，此时 i = 3）

iload_1（把新值加载进栈）

istore_3（把栈顶值赋给b）

b = 3，i = 3

三、深入示例

示例代码：

public class Test {public static void main(String[] args) {int i = 1;int a = i++ + i++;  // 表达式1int b = i++ + ++i;  // 表达式2System.out.println("a = " + a);System.out.println("b = " + b);}
}

编译并反编译（javac Test.java + javap -c Test）：

 0: iconst_1         // i = 11: istore_12: iload_1          // 把 i=1 压入栈顶 → 用于 i++ 的结果3: iinc 1, 1        // i++：i 变为 26: iload_1          // 把 i=2 压入栈顶 → 第二次 i++7: iinc 1, 1        // i++：i 变为 3
10: iadd             // 1 + 2
11: istore_2         // a = 312: iload_1          // i=3，压栈（用于 i++ 的结果）
13: iinc 1, 1        // i++：i = 4
16: iinc 1, 1        // ++i：i = 5
19: iload_1          // i=5，再压栈
20: iadd             // 3 + 5
21: istore_3         // b = 8

3.1 表达式 1：int a = i++ + i++

初始：i = 1

iload_1 → 把 i 的当前值 1 压入操作数栈（用于加法的左值）
iinc 1, 1 → i 自增为 2
iload_1 → 把 i 的当前值 2 压入操作数栈（用于加法的右值）
iinc 1, 1 → i 自增为 3
iadd → 1 + 2 = 3
istore_2 → 存入变量 a

最终结果：

i = 3
a = 3

int a = i++ + i++ 的操作数栈变化示意图：

步骤	i 值	操作数栈	说明
初始	1
iload_1	1	1	压入 i（用于计算）
iinc	2	1	i++
iload_1	2	1, 2	再压入 i（计算）
iinc	3	1, 2	i++
iadd	3	3	1 + 2
istore_2	3		a = 3