学习 i++ 和 ++i 的本质区别

Junhao Wang

2018-08-07

Java

i++

最近在朋友圈看到一篇解释 i++ 和 ++i 的文章，觉得非常有意思，就把要点记录下来。

你的解释不是我想要的…

先看两段代码 HelloWorld_1 和 HelloWorld_2：

// HelloWorld_1.java
public class HelloWorld_1 {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        i = i++;
        System.out.println(i); // 0
    }
}

// HelloWorld_2.java
public class HelloWorld_2 {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        i = ++i;
        System.out.println(i); // 1
    }
}

大家应该一眼就知道运行结果，第一段代码是 0，第二段代码是 1，但关键是：为什么只是换了一下顺序，结果就不一样了？

一般的解释：i = i++，会先赋值，再加一，所以结果是 0，而 i = ++i，会先把 i 加一，然后再赋值，所以结果是 1。

全场感叹，都向那位同学投以敬佩的目光，毕竟他的理论足以解释现象。

然而，提问的人说了一句，“你的解释不是我想要的……”

一般的解释不能说不对，但是没有说到关键点上，因为这是以高级语言的角度来解释的。为了深入理解，我们需要从更低级的层面去获取答案。

Java 的跨平台靠 JVM（Java 虚拟机）这个翻译官来实现。你写好的代码，会被编译成一个 .class 文件，也就是 Java 字节码文件，这里面记录的是一系列要在 JVM 执行的指令。接着，你拿着这份字节码指令，去到任意一个 JVM（Linux 的 JVM、OS X 的 JVM），它们都会帮你把它翻译成不同平台所对应的机器指令（机器码）。这就实现了跨平台。

回到问题，i++ 和 ++i 为什么会不一样呢？我们先通过 javac 和 javap 命令获得字节码指令。

1	javac HelloWorld_1.java

可以得到 HelloWorld_1.class 文件。class 文件里面都是二进制的数据，因为这些都是告诉 JVM 要做什么事情的指令，而机器只看得懂二进制。所以，我们需要对这个二进制反汇编，把它变成人类看得懂的语言。

1	javap -c HelloWorld_1.class

注意：为了方便比较，源代码中的 System.out.println(i) 已被删掉。

命令执行后，控制台打印出一系列的字节码指令，其中main函数的字节码指令如下：

public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
     0: iconst_0
     1: istore_1
     2: iload_1
     3: iinc 1, 1
     6: istore_1
     7: return

这一串的指令，主要涉及到两个数据结构，一个是操作数栈（operand stack），另一个是局部变量表（local variable）。前者是栈，后者是数组。

iconst_0

把一个值为 0 的 int 值压到操作数栈中。
istore_1

从操作数栈中弹出一个值，存放到局部变量表下标为 1 的位置（为什么不是 0 或者 2 ？因为前面有个 String 数组的参数 args，所以不是 0。又因为方法是 static 的，没有 this 引用，所以不是 2）。

以上两条指令对应的是第一行代码 int i = 0，它实现了给 i 赋值，并且把 i 放到局部变量表的功能。接下来是 i = i++ 对应的指令。
iload_1

把局部变量表中索引为 1 的值压到操作数栈中（表中的值仍存在）。
iinc 1, 1

对局部变量表索引为 1 的值进行加一操作。iinc 指令第一个参数代表索引值，第二个参数代表加多少。

此时，局部变量表中 i 的值等于 1，为什么最后打印出来还是 0 呢？问题出在最后一条指令。
istore_1

从操作数栈中弹出一个值，将它赋值给局部变量表中索引为 1 的值。

完蛋，这下 i 又变成 0 了！