程序如何运行的

在写代码的时候,我们直接在没有编译报错的时候,直接点击运行后,ide会直接把程序的结果输出到控制台上,代码如下:

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  public static void main(String[] args) { 
int i=17;
int j=5;
int sum=i+j;
System.out.println(sum);
}

这段代码最终的结果是在控制台上面打印出:22,但是这个结果到底是怎么被执行的呢?

CPU能做什么

在硬件的世界里面,只有0和1,就是这么简单的0和1,到底是怎么做加法的呢?

我们知道CPU的功能是执行指令,有三个简单的基本操作:与,非,或三种运算。在加上位的运算一种有5种:&,|,~,<<,>>. 利用这个几个运算如何实现代码中的15+5的运算?

首先,把加法拆解,分成两个部分: 把个位和个位相加,如果有进1的话,就用进1的值十位与另一个十位相加。得到的和在进行相加。

  1. 把15+5进行拆解就是 7+5=12,发现5+5有进位10;
  2. 利用进位的十位与10+10 =20
  3. 再把两个的和相加,20+2=22 ,没有再进位,运算结束。

    根据上面的分析,我们可以使用递归的方法,写出加法的位运算代码如下:

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    static int add(int i, int j){
    if(j == 0)
    return i;
    int sum = i ^ j;//得到个位相加
    int carry = (i & j) << 1;//得到进位相加
    return add(sum, carry);
    }

    对这个算法进行封装成一个CPU指令,我们就可以利用二进制进行进行运算。

Java代码最终的编译结果

我们知道Java的代码最终是经过编译器,转换成字节码最终由JVM解释执行,具体过程如下:

Java过程

当Java代码最终转换成字节码的时候,JVM虚拟机执行对应的字节指令,最终传递给CPU来执行代码,CPU计算的过程我们已经分析过,最终会调用位运算来实现加法。

作者

付威

发布于

2018-11-17

更新于

2018-11-17

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