这些 Java 字节偏移量是如何计算的？

Question

我有以下 Java 代码：

public int sign(int a) {
  if(a<0) return -1;
  else if (a>0) return 1;
  else return 0;
}

编译后生成以下字节码：

public int sign(int);
  Code:
     0: iload_1
     1: ifge          6
     4: iconst_m1
     5: ireturn
     6: iload_1
     7: ifle          12
    10: iconst_1
    11: ireturn
    12: iconst_0
    13: ireturn

我想知道字节偏移量（第一列）是如何计算的，特别是，为什么 ifge 和 ifle 指令的字节数是 3 个字节，而其他指令的字节数是 3 个字节指令是单字节指令？

Answer 1

字节偏移量可以通过将其之前的每条指令的大小相加来轻松计算。指令大小记录在 JVM specs.

if<cond> 指令比其他指令占用更多 space，因为除了单字节操作码外，它们还有两个额外的字节，用于指定条件为真时跳转到的偏移量。

如果您想进一步试验，您可以尝试在代码中使用更大的常量（例如 20）。您会看到加载这些指令的指令也会使用额外的字节来存储常量值。为了提高效率，常用的小数都有一个字节编码（如iconst_1）。

Answer 2

正如评论中已经指出的那样：ifge 和 ifle 指令有一个额外的偏移量。

Java Virtual Machine Instruction Set specification for ifge and ifle 包含相关提示：

Format

if<cond>
branchbyte1
branchbyte2

这表明有两个附加字节与该指令相关联，即"branch bytes"。这些字节组成一个 short 值来确定 偏移量 - 即当条件满足时指令指针应该 "jump" 多远。

Edit:

评论让我感到好奇：offset 被定义为 signed 16 位值，将跳转限制在 +/- 32k 的范围内。这并未涵盖可能方法的全部范围，may contain up to 65535 bytes according to the code_length in the class file。

所以我创建了一个测试 class，看看会发生什么。这个 class 看起来像这样：

class FarJump
{
    public static void main(String args[])
    {
        call(0, 1);
    }

    public static void call(int x, int y)
    {
        if (x < y)
        {
            y++;
            y++;

            ... (10921 times) ...

            y++;
            y++;
        }
        System.out.println(y);
    }

}

y++行中的每一行都将被翻译成一条iinc指令，由3个字节组成。所以得到的字节码是

public static void call(int, int);
    Code:
       0: iload_0
       1: iload_1
       2: if_icmpge     32768
       5: iinc          1, 1
       8: iinc          1, 1

       ...(10921 times) ...

    32762: iinc          1, 1
    32765: iinc          1, 1
    32768: getstatic     #3             // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
    32771: iload_1
    32772: invokevirtual #4             // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
    32775: return

可以看到还是用了一条if_icmpge指令，偏移量为32768（编辑：是绝对偏移量。相对偏移量为 32766。另见 )

在原来的代码中多加了一个y++，编译后的代码突然变成了

public static void call(int, int);
    Code:
       0: iload_0
       1: iload_1
       2: if_icmplt     10
       5: goto_w        32781
      10: iinc          1, 1
      13: iinc          1, 1
      ....
    32770: iinc          1, 1
    32773: iinc          1, 1
    32776: goto_w        32781
    32781: getstatic     #3             // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
    32784: iload_1
    32785: invokevirtual #4             // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
    32788: return

因此它将条件从 if_icmpge 反转为 if_icmplt，并使用包含 four 的 goto_w 指令处理远跳转分支字节，因此可以覆盖（超过）一个完整的方法范围。

这些 Java 字节偏移量是如何计算的？

How are these Java byte offsets calculated?

java

jvm

bytecode