表达式之运算顺序与求值顺序

• C/C++中的情况

写这篇水文的缘由是技术群里的一个同学提出的问题，可能是什么笔试题目吧！内容很简单，求表达式(++a) + (++a) + (a++)的值，其中a=5。对于这个问题，估计大部分同学都会给出20这个答案，我也是这么想的。在Java中，这个表达式的答案也确实是20。可惜这个题目的背景是C/C++，问题好像不是那么简单了，VC6给出的答案是22。开始我没有仔细算，猜测是C/C++在处理算术表达式的时候使用了某种自顶向下的文法。为了消除左递归，表达式求值的时候是按照从右到左的顺序处理的。但是，这样也不能解释VC6给出的答案，这种求值顺序的答案应该是21才对。

理论分析吃瘪，我决定还是看看汇编吧！我先在GCC下做了个简单的实验，结果是21。反汇编的结果如下：

乍一看结果21，可能有人会认为这个结果的计算过程是6 + 7 + 8。到底是什么样，看汇编便知，对AT&T汇编不熟悉的同学可能会对lea  (%eax, %eax, 1), %ecx感到疑惑。这句汇编等价于mov  2*eax, ecx，即把一个值的两倍存放到ecx。所以，在GCC下得到的21，其实是通过7 + 7 + 7计算出来的。GCC为什么可以这么干？归根到底是因为C/C++标准中，并没有规定表达式的求值顺序。对于(exp1) + (exp2) + (exp3)这样的复杂表达式，根据运算符的结合性可以确定运算顺序。即一定是exp1和exp2先相加，两者之和再和exp3相加。但是对于三个子表达式的求值顺序，却没有一个确定的C/C++规范。其实，C/C++是很反对这种“作死”的写法，这种复杂的后效性表达式并没有什么很实际的需求。所以编译器对于这种“非标”写法，进行了自由发挥，不同编译器不太一样。

• Java中情况

那么Java呢？首先，确定Java的结果是一致的(毕竟是一家独大的标准)。对于代码片段：

       int a = 5;
       a = (++a) + (++a) + (a++);

可以通过查看它的字节码，来理解Java的运算顺序和求值顺序，字节码文件如下：

       0: iconst_5
       1: istore_1
       2: iinc          1, 1
       5: iload_1
       6: iinc          1, 1
       9: iload_1
      10: iadd
      11: iload_1
      12: iinc          1, 1
      15: iadd
      16: istore_1

坦诚的讲，我对Java字节码也挺生疏的，毕竟已经很久没有看过JVM了。所以，为了看这段代码，我稍稍地复习了一下字节码。可喜的是，这段字节码非常简单，所以我们并不需要花费很多功夫。这段字节码文件中出现的字节码列在下表中，方便阅读。

有了上表，前面的字节码片段就非常简单了。我们可以发现，Java的求值顺序也是严格的从左到右，得出20的结果也是情理之中的。

一个看似非常简单的问题，却把我难倒了。研究一下，权当娱乐了！