java字节码角度图解 i++ 和 ++i

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从本科时期学C语言的时候，我们就被教导：

++i 是先自增，后赋值

i++ 是先赋值，后自增

最近在看jvm虚拟机和java并发编程，希望从字节码的角度来进行介绍。

其实这个细节写的人已经不少了，但本人还是想稍微综合一下，更通俗、更直观地进行描述。

阅读本文需要对Java 虚拟机（Java Virtual Machine，JVM）有一定的了解，至少需要了解字节码指令(bytecode instruction)的含义以及方法在JVM虚拟机栈（JVM Stack）的执行过程。具体可以参阅《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》。

浏览下文之后，你将会理解（而不是背诵）下列代码的运行结果：

代码片段摘自于java中i++ 和 ++i的区别

int a = 0;
for(int i = 0; i 

int b = 0;
for (int i = 0; i 

int a = 0;
int b = 0;
for (int i = 0; i 

字节码和虚拟机

java中的字节码指令就相当于c/c++中的机器码。

开发者编写源文件(*.java)，通过javac命令将源文件编译为可被JVM所能理解的class文件，其中包含了该类的常量，接口，字段，方法等信息。

对于每一个方法，其包含了行号表(LineNumber Table)，局部变量表(LocalVariable Table)，字节码，异常表(Exception Table)等信息。

使用JDK下的javap命令或者jclasslib bytecode viewer 软件可以查看字节码信息。

每一个方法都由若干字节码指令组成，指令会对当前方法的局部变量（Local Variables）和操作数栈（Operand Stack）产生影响。注意，一个方法体内仅维护一个局部变量表和操作数栈；操作数栈保存了当前的变量的值，其中的元素仅通过入栈（push）和出栈(pop)两种操作进行。

具体的指令含义，可参阅Oracle官方的JVM 规范中有关指令的说明Chapter 6. The Java Virtual Machine Instruction Set

此处需要重点注意的是，iinc自增指令直接对局部变量表的元素进行累加，而不是在栈中。

如果不了解指令集的读者可能还云里雾里的，没关系，接下来将会用图解的方法进行介绍。

单独的i++与++i运算

如果仅有i++或++i ，如：

int i = 0;
i++;

int i = 0;
++i;

其字节码指令是相同的，均为：

0 iconst_0
1 istore_1
2 iinc 1 by 1
5 return

该图描述了上述代码的字节码执行机制：第0行为向操作数栈顶添加0；第1行为将栈顶的元素存至局部变量表的index为1处的地方，也就是i；第2行为自增操作，注意此处没有栈的操作，在局部变量表直接将index为1的变量加1；第5行为return语句，无返回值。

通过上述的介绍，读者可能大概了解到了字节码的执行原理，注意的是此处不管是i++还是++i，其字节码都是一样的。就好像我们在写for(int i = 0; i都可以

i++和++i出现赋值的情况

我们来看一下出现i++赋值的情况：

int i = 0;
i = i++; 
System.out.println(i); // i = 0

如何去理解自己赋值的时候i最后还是等于0呢？其字节码如下所示(不包含print输出语句)：

0 iconst_0
1 istore_1
2 iload_1
3 iinc 1 by 1
6 istore_1
7 return

由字节码指令可以看出，当i++;变为i=i++;后，第2行通过load命令先将i的值拷贝至栈顶，然后在第3行对i进行自增，但此时自增在局部变量表中执行0->1，但是在栈中的值不变；之后在第6行上，再次将栈顶的值赋给了局部变量表中index为1，也就是赋给变量i，因此i仍然为0。

这样的结果仍然于i++的先赋值，后自增不冲突。i先复制了一份值在栈顶，自增，只不过再把栈顶赋值给左端项i正好还是自己。

接下来看一下++i赋值的情况：

int i = 0;
i = ++i;
System.out.println(i); // i = 1

其字节码如下所示(不包含print输出语句)：

0 iconst_0
1 istore_1
2 iinc 1 by 1
5 iload_1
6 istore_1
7 return

由字节码可以看出，在i=++i中，第2行为自增后，局部变量表中i变为1，之后第5行才从变量表中将i加载出来，第6行再赋值回去。与此同时，i=++i;这行语句还会提示“The assignment to variable i has no effect”的信息，意为这样的赋值是没有意义的，正如字节码解释，我们把i的值加载出来，又赋值回去。

由以上对比可知，在赋值的情况下：

i++是先加载原值到栈中，自增变量表，再把栈中的值赋给相应变量；

++i是先自增变量表，加载其到栈中，再把栈中的值赋给相应变量。

其他情况举例

例1(选自用java字节码解释i++和++i ）：

int i = 0;
int j = 0;
j = i++ + i++;
System.out.println(j); //输出j=1
System.out.println(i); //输出i=2

为什么j=1， i=2呢？字节码解释为：

 0 iconst_0
 1 istore_1
 2 iconst_0
 3 istore_2
 4 iload_1
 5 iinc 1 by 1
 8 iload_1
 9 iinc 1 by 1
12 iadd
13 istore_2
14 return

由字节码可知，第0-3行为初始化i和j的值，每次计算i++时，都是先把i的旧值加载到栈中，然后i自增。第1次i++时，栈中的i=0，局部变量表为i=1；第2次i++时，栈中载入的就是自增后的i,即1，之后i在变量表中再次自增，此时i=2。最后要计算i++ + i++的值，因此iadd指令将栈中两个元素连续弹出相加得1，再将其返回值栈顶，最后istore指令将该值赋给j,运算结束。因此，我们最终得到了i=2,j=0+1=1的结果。

例2：

int i = 0;
int j = 0;
j = i++ + i++ + i++;

字节码文件如下：

 0 iconst_0
 1 istore_1
 2 iconst_0
 3 istore_2
 4 iload_1
 5 iinc 1 by 1
 8 iload_1
 9 iinc 1 by 1
12 iadd
13 iload_1
14 iinc 1 by 1
17 iadd
18 istore_2
19 return

该运算结果为i=3,j=3。

根据前一案例可以推导出： i++计算了3次，因此i=3; j=0 + 1 + 2 =3

例3：从JVM角度看i++ 与++i

int i = 0;
i = i++ + ++i; //i最终为2

字节码为：

 0 iconst_0
 1 istore_1
 2 iload_1
 3 iinc 1 by 1
 6 iinc 1 by 1
 9 iload_1
10 iadd
11 istore_1
12 return

具体执行流程我就不写了，相信大家看图肯定能理解的。

小结

开头的例子我也略过去了，大家如果仔细推到的话，肯定也能推出来的。

以前总觉得讨论 i++ 或者 ++i等一些考题就好像“茴”的几种写法一样无聊，但直到看开Java虚拟机和并发之后，才真的明白了为什么i++操作不具备原子性，就是因为其在指令码中并不是一条指令，而是具有读取，增加，赋值三种操作的。

java字节码角度图解 i++ 和 ++i

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原文地址：https://www.cnblogs.com/TianYuanSX/p/12682824.html