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加载与存储指令及算数指令

article 2025/1/22 9:20:46

我的后端学习大纲

JVM学习大纲
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2.加载与存储指令：

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iload_0占1个字节。iload 0 占3个字节。
因为操作码数量有限，只有256个，所以只把常用的0-3设置成了操作码。

2.1.复习操作数栈

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2.2.局部变量压栈指定：

1.局部变量压栈指令将给定的局部变量表中的数据压入操作数栈。
2.这类指令大体可以分为:

> xload_<n>(x为i、1、f、d、a，n为0到3> 
> xload (x为i、1、f、d、a)
说明:在这里，x的取值表示数据类型。
指令xload_n表示将第n个局部变量压入操作数栈，比如iload_1、fload_0、aload_0等指令。其中aload_n表示将一个对象引用压栈。
指令xload通过指定参数的形式，把局部变量压入操作数栈，当使用这个命令时，表示局部变量的数量可能超过了4个，比如指令iload、fload等。

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2.3.常量入栈指令：

常量入栈指令的功能是将常数压入操作数栈，根据数据类型和入栈内容的不同，又可以分为const系列、push系列和ldc指令。
指令const系列:用于对特定的常量入栈，入栈的常量隐含在指令本身里。指令有: iconst_ (i从-1到5)、lconst_(1从0到1)、fconst_(f从0到2)、dconst_(d从0到1)、aconst_null。
比如，
iconst_m1将-1压入操作数栈;iconst_x (x为0到5）将x压入栈:
lconst_0、lconst_1分别将长整数9和1压入栈;
fconstl 0、fconst_1、fconst_2分别将浮点数0、1、2压入栈;dconst_0和dconst_1分别将double型o和1压入栈。
aconst_null将null压入操作数栈;
从指令的命名上不难找出规律，指令助记符的第一个字符总是喜欢表示数据类型，i表示整数，1表示长整数，f表示浮点数，d表示双精度浮点，习惯上用a表示对象引用。如果指令隐含操作的参数，会以下划线形式给出。
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指令push系列:主要包括bipush和sipush。它们的区别在于接收数据类型的不同，bipush接收8位整数作为参数，sipush接收16位整数，它们都将参数压入栈。
指令ldc系列:如果以上指令都不能满足需求，那么可以使用万能的ldc指令，它可以接收一个8位的参数，该参数指向常量池中的int、float或者String的索引，将指定的内容压入堆栈。

类似的还有ldc_w，它接收两个8位参数，能支持的索引范围大于ldc。
如果要压入的元素是long或者double类型的,0使用ldc2_w指令，使用方式都是类似的。

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2.4.出栈装入局部变量表指令：

出栈装入局部变量表指令用于将操作数栈中栈顶元素弹出后，装入局部变量表的指定位置，用于给局部变量赋值。

这类指令主要以store的形式存在，比如xstore (x为i、l、f、d、a)、 xstore_n (x 为i、1、f、d、a， n为0至3）
其中，指令istore_n将从操作数栈中弹出一个整数，并把它赋值给局部变量索引n位置。
指令xstore由于没有隐含参数信息，故需要提供一个byte类型的参数类指定目标局部变量表的位置。
说明:
一般说来，类似像store这样的命令需要带一个参数，用来指明将弹出的元素放在局部变量表的第几个位置。但是，为了尽可能压缩指令大小，使用专门的istore_1指令表示将弹出的元素放置在局部变量表第1个位置。类似的还有
istore_0、istore_2、istore_3,它们分别表示从操作数栈顶弹出一个元素，存放在局部变量表第0、2、3个位置。
由于局部变量表前几个位置总是非常常用，因此这种做法虽然增加了指令数量，但是可以大大压缩生成的字节码的体积。如果局部变量表很大，需要存储的槽位大于3,那么可以使用istore指令，外加一个参数，用来表示需要存放的槽位位置。
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3.算数指令：

1）作用:
算术指令用于对两个操作数栈上的值进行某种特定运算，并把结果重新压入操作数栈
2）分类:
大体上算术指令可以分为两种:对整型数据进行运算的指令与对浮点类型数据进行运算的指令。
3）byte、short、char和boolean类型说明
在每一大类中，都有针对Java虚拟机具体数据类型的专用算术指令。但没有直接支持byte、short、char和boolean类型的算术指令，对于这些数据的运算，都使用int类型的指令来处理。此外，在处理boolean、byte、short和char类型的数组时，也会转换为使用对应的int类型的字节码指令来处理。

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4）运算时的溢出
数据运算可能会导致溢出，例如两个很大的正整数相加，结果可能是一个负数。其实Java虚拟机规范并无明确规定过整
型数据溢出的具体结果，仅规定了在处理整型数据时，只有除法指令以及求余指令中当出现除数为o时会导致虚拟机抛出异常ArithmeticException。
5）运算模式
向最接近数舍入模式:JVM要求在进仃浮点数T昇的，所有色界结木培近览代牛件择最低有效位为零的;
舍入为可被表示的最接近的精确值，如果有两种可表示的形式与该值一样接近，将优先选择最低有效位为零的;
向零舍入模式:将浮点数转换为整数时，采用该模式，该模式将在目标数值类型中选择一个最接近但是不大于原值
的数字作为最精确的舍入结果;
6）NaN值使用
当一个操作产生溢出时，将会使用有符号的无穷大表示，如果某个操作结果没有明确的数学定义的话，将会使用NaN值来表示。而且所有使用NaN值作为操作数的算术操作，结果都会返回 NaN;
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