Java 为一元not表达式生成JVM字节码

假设您正在编写Java（或Java的子集）编译器，并且希望为一元not表达式生成字节码，

！E

。您已通过类型检查，因此您知道

E

具有类型

布尔值

，即它将

1

或

0

推送到操作数堆栈上

一种方法是（在Jasmin语法中）：

i、 e.如果堆栈上有0，则按1，否则按0。另一种方法是，利用

boolean

只是一个

int

值

1

或

0

，即

！E=（E+1）%2

并生成

E
iconst_1
iadd
iconst_2
irem

---

使用一个比另一个有优势吗？或者完全是别的什么？

我曾经试图编写一个Java反编译器，所以我过去知道javac生成了什么代码。我记得javac1.0.x使用了

！E=E？false:true

而JavaC1.1使用了

！E=E^1（按位异或）。
我听说模运算可能非常慢。我没有它的来源，但考虑到加法比除法简单得多，这是有道理的。同样，在这种情况下，可能会出现程序计数器跳得太多的问题，在这种情况下，if/else方法将无法很好地工作

话虽如此，我怀疑尼尔的
E^1
是最快的，但这只是一种预感。你所要做的就是把数字通过一个逻辑电路，你就完成了！只有一个操作，而不是少数操作。
我不指望下面的定义在字节码级别上保持正确

true == 1

在二进制级别（几乎与语言无关），布尔值通常定义为

false == 0
true != 0

javac编译器显然也遵循这个定义（我所看到的javac字节码中的所有检查总是对零进行检查，从不对一进行检查）

对布尔值使用这个定义是有意义的，而不是只将1视为true，C也以这种方式定义它（true只是！=0，而不仅仅是1），在汇编代码中，这个约定也是常用的。因此，java也使用了这个定义，这使得它可以在不进行任何特殊转换的情况下将java布尔值传递给其他代码

我怀疑您的第一个代码示例（使用ifeq）是正确实现布尔型not运算符的唯一方法。如果布尔值未严格表示为0/1，则^1方法（带1的异或）将失败。任何其他int值都会导致表达式工作不正确。
我没有想到
^1
；那肯定比第二个好。你知道从前者切换到后者的基本原理吗，或者为什么没有首先使用
^1
？实际上我只是尝试了
javac1.6.0_26
，它生成了第一个（除了
ifne
而不是
ifeq
），所以我猜他们又切换回来了。我想我仍然在想一个和另一个的好处。这只是一个粗略的猜测，但也许他们将这些微优化转移到了JIT，而JIT可能就是它们的所在。JVM规范说：“Java虚拟机使用1表示true，0表示false对布尔数组组件进行编码。当编译器将Java编程语言布尔值映射到Java虚拟机类型int的值时，编译器必须使用相同的编码。“@isbadawi，它描述了JVM如何对布尔数组进行编码，以及Java编译器在进行编码时必须如何将布尔编码为int。它与这个问题没有直接关系。@EJP我觉得它有点模棱两可。第一句是关于布尔数组的，第二句是关于布尔值的。不过我可能错了。@isdabawi我发现JVM规范中的措辞非常混乱。首先，它对oraclevm如何将boolean[]实现为byte[]做了一个注释（但我认为这个注释不是规范的一部分）。然后，最后两句话讨论了java编译器在将boolean[]实现为int[]时应该做些什么——同样，这并没有说明VM必须如何实现boolean。事实上，我看不到任何东西表明虚拟机必须以某种方式实现它，它只给出了如何解释编译器可能为布尔[]生成的某些结构的约束。我看起来并不困惑。“Java虚拟机对布尔数组组件进行编码，使用1表示真，0表示假”这句话清楚地说明了JVM。因此，这意味着即使特定的实现在引擎盖下使用字节数组，这也不能显示出来，即从布尔数组读取必须产生零或一，而不能产生其他结果。有趣的是，我试验过的最新版本没有实现“非零表示真”规则，而是在使用非零或非一的int值作为布尔值时截断除最低位以外的所有位。^1的计算强度肯定比div/rem小得多，条件分支的成本也有些高（因为在大多数当前的CPU体系结构中，它们可能会导致分支预测失误惩罚）。更大的问题是，假设用于实现布尔值的int值严格限制为0/1是否有效。我相信Java是有效的。在任何情况下，如果您不知道，您可以执行
（E&1）^1
。（&1）^1将0x2转换为0x1（例如）。true==！true并不是人们所期望的。我不知道有任何简单的表达式可以将int的逻辑或所有32位折叠为单个位。布尔值受到严格限制，或者^-方法无法使用。
false == 0
true != 0