聊聊栈帧中的局部变量表和操作数栈

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本文内容和【图解JVM内存模型及JAVA程序运行原理】一文中的“程序样例执行详解”相关。

 

代码示例：

public int operandStackExample(int a, int b) {
    int c = a * b;
    int d = a + b;
    return c - d;
}

• 操作数栈执行过程：

1. 将参数 a 压入操作数栈中，操作数栈：[a]。
2. 将参数 b 压入操作数栈中，操作数栈：[a, b]。
3. 执行乘法操作，弹出操作数栈顶的两个元素 a 和 b，计算 a * b 的结果 c，将结果 c 压入操作数栈中，操作数栈：[c]。
4. 将参数 a 压入操作数栈中，操作数栈：[c, a]。
5. 将参数 b 压入操作数栈中，操作数栈：[c, a, b]。
6. 执行加法操作，弹出操作数栈顶的两个元素 a 和 b，计算 a + b 的结果 d，将结果 d 压入操作数栈中，操作数栈：[c, d]。
7. 执行减法操作，弹出操作数栈顶的两个元素 c 和 d，计算 c - d 的结果，将结果压入操作数栈中，操作数栈：[c-d]。
8. 将操作数栈顶的值返回给方法调用者。

总结：在这个例子中，操作数栈的完整执行过程包括将参数和临时数据压入栈中，执行计算操作，弹出栈顶元素，将计算结果压入栈中，最终将栈顶元素返回给方法调用者。

 

• 局部变量表执行过程：

1. 方法开始执行时，创建局部变量表，分配足够的空间存储局部变量。在这个例子中，局部变量表有 4 个槽，分别存储参数 a、参数 b、局部变量 c 和局部变量 d。
2. 将参数 a 的值存入局部变量表的第 0 个槽中。
3. 将参数 b 的值存入局部变量表的第 1 个槽中。
4. 计算 a * b 的结果，并将结果存入局部变量表的第 2 个槽（局部变量 c）。
5. 计算 a + b 的结果，并将结果存入局部变量表的第 3 个槽（局部变量 d）。
6. 从局部变量表中取出 c 和 d 的值，计算 c - d 的结果，并将结果压入操作数栈中。
7. 将操作数栈顶的值返回给方法调用者。

总结：在这个例子中，局部变量表的完整执行过程包括创建局部变量表，将参数和局部变量存入表中，读取表中的值进行计算，最终将计算结果压入操作数栈中。

 

• 总结：

　　局部变量表和操作数栈在 JVM 中分别有不同的作用：

1. 局部变量表：局部变量表用于存储方法的参数和局部变量，包括基本数据类型和对象引用。它的作用是提供一个临时的存储区域，用于在方法执行过程中存储和访问方法的参数和局部变量。

2. 操作数栈：操作数栈用于存储方法执行过程中的临时数据，包括基本数据类型和对象引用。它的作用是提供一个临时的存储区域，用于在方法执行过程中进行计算和操作。

因为局部变量表和操作数栈在结构和用途上有明显的区别，所以不能用局部变量表替代操作数栈。局部变量表主要用于存储方法的参数和局部变量，而操作数栈主要用于存储方法执行过程中的临时数据。如果将操作数栈的功能转移到局部变量表中，会导致局部变量表的使用变得复杂，而且会增加 JVM 的实现难度。因此，在 JVM 中，局部变量表和操作数栈都是必不可少的。