从字节码文件理解 ++i 和 i++ 的区别_i++ 与 ++i 底层

jvm内存模型

jvm 内存模型：Java 代码是运行在 Java 虚拟机之上的，由 Java 虚拟机通过解释执行 (解释器)或编译执行 (即时编译器) 来完成，故 Java 内存模型，也就是指 Java 虚拟机的运行时内存模型。

运行时内存模型，分为线程私有和共享数据区两大类，

• 线程私有的数据区包含程序计数器、虚拟机栈、本地方法区，
• 所有线程共享的数据区包含 Java 堆、方法区，在方法区内有一个常量池。

java 运行时的内存模型图，如下：

从图中，可知内存分为线程私有和共享两大类：

• 线程私有区，包含以下 3 类：

  • 程序计数器，记录正在执行的虚拟机字节码的地址；

  • 虚拟机栈：方法执行的内存区，每个方法执行时会在虚拟机栈中创建栈帧；

  • 本地方法栈：虚拟机的 Native 方法执行的内存区；

• 线程共享区，包含以下 2 类

  • Java 堆：对象分配内存的区域；
  • 方法区：存放类信息、常量、静态变量、编译器编译后的代码等数据；
  • 常量池：存放编译器生成的各种字面量和符号引用，是方法区的一部分。

提到的 Java 栈，一般而言是指图中的虚拟机栈，在代码中的方法调用过程中，往往需要从一个方法跳转到另一个方法，执行完再返回，那么在跳转之前需要在当前方法的基本信息压入栈中保存再跳转。

关于寄存器的问题对于 java 最常用的虚拟机，sun 公司提供的 hotspot 虚拟机，是基于栈的虚拟机; 而对于 android 的虚拟机，则采用 google 提供的 dalvik，art 两种虚拟机，在 android 5.0 以后便默认采用 art 虚拟机，这是基于寄存器的虚拟机。 楼主问的是 jvm（即 java vm），这是基于栈的虚拟机。那么关于虚拟机栈，这块内存的内容，我们再进一步详细分析，如下图：

可以看到，在虚拟机栈有一帧帧的 栈帧组成，而栈帧包含局部变量表，操作栈等子项，那么线程在运行的时候，代码在运行时，是通过程序计数器不断执行下一条指令。真正指令运算等操作时通过控制操作栈的操作数入栈和出栈，将操作数在局部变量表和操作栈之间转移。

自加自减运算

理解：++ 运算，表示自增1。同理，-- 运算，表示自减1，用法与++ 一致。

1、单独使用

• 变量在单独运算的时候，变量前++和变量后++，是没有区别的。
• 变量前++ ：例如 ++a 。
• 变量后++ ：例如 a++ 。

public class ArithmeticTest3 {
	public static void main(String[] args) {
		// 定义一个int类型的变量a
		int a = 3;
		//++a;
		a++;
        // 无论是变量前++还是变量后++，结果都是4
		System.out.println(a);
	}
}
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2、复合使用

• 和其他变量放在一起使用或者和输出语句放在一起使用，前++和后++就产生了不同。

• 变量前++ ：变量先自增1，然后再运算。
• 变量后++ ：变量先运算，然后再自增1。

public class ArithmeticTest4 {
	public static void main(String[] args) {
		// 其他变量放在一起使用
		int x = 3;
		//int y = ++x; // y的值是4，x的值是4，
		int y = x++; // y的值是3，x的值是4
		
		System.out.println(x);
		System.out.println(y);
		System.out.println("==========");
        
		// 和输出语句一起
		int z = 5;
		//System.out.println(++z);// 输出结果是6，z的值也是6
		System.out.println(z++);// 输出结果是5，z的值是6
		System.out.println(z);
        
	} 
}
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3、++ 或 – 运算，不会改变变量的数据类型

short s1 = 10;
//方式1：
//编译不通过
//s1 = s1 + 1;//short 运算时转换为int，返回值需要int接受

s1 = (short)(s1 + 1); 
System.out.println(s1);

//方式2：
s1++;
System.out.println(s1);

//结论：++ 或 -- 运算，不会改变变量的数据类型！
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从字节码分析

获取字节码方式：

1. idea插件 jclasslib Bytecode Viewer

2. 那么从反编译 javap -v xx.class 文件之后，可以看到一下指令

常用指令：

iconst_1	将 int 型 1 推送至栈顶
istore_1	将栈顶 int 型数值存入第二个本地变量   将操作栈数弹出，到局部变量表
iload_1		将第二个 int 型本地变量推送至栈顶    	局部变量表压入操作栈
inc 1 by 1 这是一个双参数指令，主要的功能是将局部变量表中索引为1的值自增一个常量值
iadd	将栈顶两 int 型数值相加并将结果压入栈顶
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设计概念：

局部变量表：实例方法局部变量表第一个位置（下标为0）总是保存一个this引用

操作栈：进行表达式运算 如 + - * /

字节码分析

int i = 0;

i = i++;
i= ++i;
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字节码解读：

 0 iconst_0   //将 int 型 0 推送至栈顶
 1 istore_1   //将栈顶 int 型数值存入第二个本地变量
 /*  0-1行解释
  i = 1
  局部变量表[this,0]
 */
 
 2 iload_1  
 3 iinc 1 by 1
 6 istore_1
/* 2-6解释 ： i = i++;
	
    iload_1		:从局部变量表中第二个值(0)到操作栈中
    iinc 1 by 1	:变量i直接在局部变量表的slot上进行运算，并不影响操作数栈已经存在的值，此时局部变量表中i=1
    istore		:将此时操作栈顶的值(0)弹出,存入局部变量表i中,并将刚刚iinc自增的值覆盖掉 i =0
*/	
 
 7 iinc 1 by 1
10 iload_1
11 istore_1
/* 7-22行解释： i= ++i;
    innc:代表了局部变量表中的变量进行自增操作,此时局部变量表中i=1
    iload:从局部变量表中加载数字(1)到操作栈中
    istore:将此时操作栈顶的值(1)弹出,存入局部变量表中,并将局部变量表中值覆盖掉
*/


12 return
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++i 是先在自己的局部变量表中自增了之后，再将局部变量的值入操作数栈并再返回。所以为 1。

i++ 是，先入了操作数栈，栈中为 0，而局部变量表 i 自增为 1，接下里栈中 0 出栈赋值给了 i，所以为 0。

案例分析

第一题

int i = 1;
i = ++i + i++;
System.out.println(i);
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思考一下，再看分析过程

 0: iconst_1  //将常量数字1入栈
 1: istore_1 //出栈赋值给局部变量表i=1
 
 // ++i
 2: iinc 1 by 1 // 局部变量表i，自增加1 等于2
 5: iload_1 // 2入栈
 
 // i++
 6: iload_1 //2再次入栈
 7: iinc 1 by 1  // 局部变量表i自增1，等于3
 
 //将栈顶两 int 型数值相加并将结果压入栈顶
10: iadd // 操作数栈中的2+2相加等于4
    
// i =   2 + 2
11: istore_1 //出栈，替换局部变量表i的3为4。
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所以结果为 4。

第二题

int i = 1;
i = i++ + ++i + i++ + ++i;
System.out.println(i);
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0: iconst_1 	数值1入栈
1: istore_1 	数值1出栈赋值给i
2: iload_1 		i(1)入操作数栈
3: iinc 1, 1 	i在局部变量表自增1，此时i=2
6: iinc 1, 1 	i在局部变量表自增1,此时i=3
9: iload_1 		i继续入栈，第二次为3
10: iadd 		相加，与第一次栈中1和第二次的3相加为4，此时栈中为只有一个值且4
11: iload_1 	又把局部变量表中的i=3入栈
12: iinc 1, 1  	局部变量表中i为3自增1，变为了4
15: iadd 		4+3等于7
16: iinc 1, 1 	局部变量表中i为4自增1，变为了5
19: iload_1 	i=5入操作数栈
20: iadd 		与原本操作数栈中的7相加，等于12
21: istore_1 	出栈返回给局部变量表中的i，即此时i从5变为了12
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所以结果为 12

总结

以上就是 i++ 和 ++i 的底层分析，终极区别是，是否先入栈再自增，还是先自增再入栈。

附录 字节码指令