i++和++i的真正区别-菜鸟笔记

问题描述

记得刚开始学编程的时候还是从c语言开始的，还是看的谭浩强写的那本书，上面对介绍i++和++i的区别如下：
i++是先赋值，然后再自增；++i是先自增，后赋值。
用代码表示就是：
若 a = i++; 则等价于 a=i;i=i+1;
而 a = ++i; 则等价于 i=i+1;a=i;
那么事实真是这样么，只是曾经我深信不疑，但是直到我看到下面这段代码：
```
  @Test
  public void test(){
      int i = 0;
      i=i++;
      System.out.println(i);
  }
```
如果按原先定义，就应该是i=i;i=i+1; 那么结果就应该是1；但是很遗憾结果是0；所以得知原先定义有误，至少是不准确的。

模拟++的机制

那么真实的机制是怎么样的呢？我简单用代码模拟一下它的效果：

    int i;
 
    @Test
    public void testAddI() {
        i = 0;
        i = lastAdd();
        System.out.println(i);
        i = 0;
        i = firstAdd();
        System.out.println(i);
    }


    //模拟i++的机制
    public int lastAdd() {
	    //操作i前对其值保留副本
        int temp = i;
        i = i + 1;
        //返回副本
        return temp;
    }

    //模拟++i的机制
    public int firstAdd() {
        i = i + 1;
        return i;
    }

输出结果为0和1，和i=i++以及i=++i的结果一致。

通过以上代码模拟，似乎在java的执行过程中，i++和++i都直接对i进行了i=i+1的操作，但是不同的是i++得到的是i未进行加法操作的前的值的副本，而++i直接得到计算后的值。那么，事实真的是这样吗，我们再去刨析一下源码，看看在汇编指令中，它到底是怎么做的。

源码解析

再写一个类，源码如下：

public class PlusI {

    public void iPlusPlus(){
    	int i = 0;
        i++;
    }

    public void plusPlusI(){
    	int i = 0;
        ++i;
    }

}

对其class文件进行反汇编后，代码如下：

public class com.aliencat.javabase.bit.PlusI {

  public com.aliencat.javabase.bit.PlusI();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public void iPlusPlus();
    Code:
		0 iconst_0
		1 istore_1
		2 iinc 1 by 1
		5 return

  public void plusPlusI();
    Code:
		0 iconst_0
		1 istore_1
		2 iinc 1 by 1
		5 return

}

先不谈这些汇编指令的意义，乍一看，两个方法的执行指令完全一样。
我们再把代码改下，看看为什么i=i++和i=++i会产生不一样的结果：

public class PlusI {

    public void iPlusPlus(){
        int i = 0;
        i = i++;
    }

    public void plusPlusI(){
        int i = 0;
        i = ++i;
    }
}

对其进行反汇编后，代码如下：

public class com.aliencat.javabase.bit.PlusI {

  public com.aliencat.javabase.bit.PlusI();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public void iPlusPlus();
    Code:
		0 iconst_0
		1 istore_1
		2 iload_1
		3 iinc 1 by 1
		6 istore_1
		7 return

  public void plusPlusI();
    Code:
		0 iconst_0
		1 istore_1
		2 iinc 1 by 1
		5 iload_1
		6 istore_1
		7 return

}

关于汇编指令的解析请参考：通过jvm指令手册看懂java反汇编源码

关于方法在JVM的内存模型请参考：一文看懂Java内存模型（jmm）

通过比较我们发现，除了iload_1 和iinc 1 by 1这两条指令顺序有区别外，其它都是一致的。
下面我们来分析一下每条汇编指令的意义：

iconst_0：将int类型的0值压入操作数栈
istore_1：弹出操作数栈顶的值赋给局部变量表下标为1的变量
iload_1：将局部变量表下标为1的位置存储的值压入操作数栈
iinc 1 by 1：取局部变量表下标为1的位置存储的值加上1
istore_1：弹出操作数栈顶的值赋给局部变量表下标为1的变量

指令图解

下面是关于i=i++;执行过程的图解：

1.方法执行前在内存中的的数据结构

因为实例方法的局部变量表中默认第一个是保存的this，所以i的下标位置为1

2.执行iconst_0

将int类型的0值压入操作数栈

3.执行istore_1

弹出操作数栈顶的值赋给局部变量表下标为1的变量

4.执行iload_1

将局部变量表下标为1的位置存储的值压入操作数栈

5.执行iinc 1 by 1

取局部变量表下标为1的位置存储的值加上1（指令中第一个1代表局部变量表的下标）

6.执行istore_1

弹出操作数栈顶的值赋给局部变量表下标为1的变量

下面是关于i=++i;的图解，我就不一一解释了

测试示例

如果弄懂了上面的原理，很容易猜出下面的计算结果

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

        i = 0;
        System.out.println(i++ + i++);//输出 1
        
        i = 0;
        System.out.println(i++ + ++i);  //输出2
        
        i = 0;
        System.out.println(i++ + i++ + i++); //输出3
        
        i = 0;
        System.out.println(i++ + i++ + i++ + i++); //输出6
        //明明只有4个i+1为什么却得出6的结果你能从你原理解的定义推理出来吗？
    }

结论

在使用i=i++的过程中，它会先把i的原始值0复制到操作数栈中，然后再对局部变量表中的0进行+1操作使得i变为了1，此时操作数栈顶的值为0，然后执行赋值操作时候使用的是弹出的操作数栈顶的值，所以最后i又被修改为了0；
而i=++i的过程则是先对局部变量表中i的原始值进行加1的操作，即使得i由0变为1，然后将i的值复制到操作数栈，最后赋值即弹出操作数栈顶的值。
i++；和++i;的执行过程和结果是一样的。
在使用i++和++i赋值的过程中，他们区别在于前者先复制当前数据，再进行原始值加1的操作，后者则先进行了原始值加1的操作，再对计算后的结果进行了复制，最后返回的其实都是放入操作数栈的拷贝。
看懂了上面的原理，你应该能明白为什么int i = 0;i=i++ + ++i；等于2了吧。如果按原来的定义取理解，也许会得出结果为1。

i++和++i的真正区别