• 8. 控制转义指令


    控制转义指令

    程序流程离不开条件控制,为了支持条件跳转,虚拟机提供了大量字节码指令,大体上可以分为
    1)比较指令、2)条件跳转指令、3)比较条件跳转指令、4)多条件分支跳转指令、5)无条件跳转指令等。

    比较指令

    该内容在 【算术指令】 中介绍

    条件跳转指令

    条件跳转指令通常和比较指令结合使用。在条件跳转指令执行前,一般可以先用比较指令进行栈顶元素的准备,然后进行条件跳转。
    条件跳转指令有:ifeq,iflt,ifle,ifne,ifgt,ifge,ifnull,ifnonnull。这些指令都接收两个字节的操作数,用于计算跳转的位置(16位符号整数作为当前位置的offset)。
    它们的统一含义为:弹出栈顶元素,测试它是否满足某一条件,如果满足条件,则跳转到给定位置

    具体说明:

    在这里插入图片描述

    注意:

    1. 与前面运算规则一致:

      • 对于boolean、byte、char、 short类型的条件分支比较操作,都是使用int类型的比较指令完成
      • 对于long、float、double类型的条件分支比较操作,则会先执行相应类型的比较运算指令,运算指令会返回一个整型值到操作数栈中,随后再执行int类型的条件分支比较操作来完成整个分支跳转
    2. 由于各类型的比较最终都会转为int 类型的比较操作,所以Java虚拟机提供的int类型的条件分支指令是最为丰富和强大的。

    3. 对于float、double、long类型的比较,它们比较之后生成的是int类型的0、1、-1,这个过程可以使用比较指令和条件跳转指令来完成,虽然得到的是int类型的值,但是System.out.println(XXX)中的值是布尔类型,你可以在jclasslib中的常量池信息中看到写的是Z,代表布尔值类型

    4. int类型值(包含byte、char、short)比较 和 对象类型值比较需要使用比较条件跳转指令

    比较条件跳转指令

    比较条件跳转指令类似于比较指令和条件跳转指令的结合体,它将比较和跳转两个步骤合二为一。

    这类指令有: if_icmpeq、if_icmpne、if_icmplt、 if_icmpgt、if_icmple、if_icmpge、if_acmpeq和if_acmpne。其中指令助记符加上“if_”后,以字符“i”开头的指令针对int型整数操作(也包括short和byte类型),以字符“a”开头的指令表示对象引用的比较。

    具体说明:

    在这里插入图片描述

    这些指令都接收两个字节的操作数作为参数,用于计算跳转的位置。同时在执行指令时,栈顶需要准备两个元素进行比较。指令执行完成后,栈顶的这两个元素被清空,且没有任何数据入栈。如果预设条件成立,则执行跳转,否则,继续执行下一条语句

    注意:

    1、上面所说的后者是栈顶元素,而前者是栈顶下面的元素

    2、对于float、double、long类型的比较,它们比较之后生成的是int类型的0、1、-1,这个过程可以使用比较指令和条件跳转指令来完成

    而 int类型值(包含byte、char、short)比较 和 对象类型值比较需要使用比较条件跳转指令,其中对象类型值不是比较的地址,就是比较对象中的某些字段值,这又归咎到float、double、long、int类型的比较中了

    3、无论哪种比较,也不管两个比较值的中间是什么符号(>、=、<、!=)

    多条件分支跳转

    多条件分支跳转指令是专为switch-case语句设计的, 主要有tableswitch和lookupswitch。

    在这里插入图片描述

    从助记符上看,两者都是switch语句的实现,它们的区别:

    • tableswitch要求多个条件分支值是连续的,它内部只存放起始值和终止值,以及若干个跳转偏移量,通过给定的操作数index,可以立即定位到跳转偏移量位置,因此效率比较高
    • 指令lookupswitch内部存放着各个离散的case-offset对,每次执行都要搜索全部的case-offset对,找到匹配的case值,并根据对应的offset计算跳转地址,因此效率较低

    指令tableswitch的示意图如下图所示。由于tableswitch的case值是连续的,因此只需要记录最低值和最高值,以及每一项对应的offset偏移量,根据给定的index值通过简单的计算即可直接定位到offset。

    在这里插入图片描述

    指令lookupswitch处理的是离散的case值,但是出于效率考虑,将case-offset对 按照case值大小排序,给定index时需要查找与index相等的case,获得其offset,如果找不到则跳转到default。指令lookupswitch如下图所示。

    在这里插入图片描述

    无条件跳转

    目前主要的无条件跳转指令为goto。指令goto接收两个字节的操作数,共同组成一个带符号的整数,用于指定指令的偏移量指令执行的目的就是跳转到偏移量给定的位置处
    如果指令偏移量太大,超过双字节的带符号整数的范围,则可以使用指令goto_w, 它和goto有相同的作用,但是它接收4个字节的操作数,可以表示更大的地址范围。
    指令jsr、jsr_w、ret 虽然也是无条件跳转的,但主要用于try-finally语句,且已经被虚拟机逐渐废弃,故不在这里介绍这两个指令。

    在这里插入图片描述

    ally语句,且已经被虚拟机逐渐废弃,故不在这里介绍这两个指令。

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