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为什么 array[idx++]+="a" 在 Java 8 中增加 idx 一次,但在 Java 9 和 10 中增加两次?

对于挑战,a fellow code golfer wrote the following code

import java.util.*;
public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    int size = 3;
    String[] array = new String[size];
    Arrays.fill(array, "");
    for (int i = 0; i <= 100;) {
      array[i++ % size] += i + " ";
    }
    for (String element: array) {
      System.out.println(element);
    }
  }
}

When running this code in Java 8, we get the following result:

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97 100 
2 5 8 11 14 17 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 83 86 89 92 95 98 101 
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 93 96 99 

When running this code in Java 10, we get the following result:

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102 
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 

使用 Java 10 完全没有编号。那么这里发生了什么?它是 Java 10 中的错误吗?

评论的跟进:

使用 Java 9 或更高版本编译时会出现此问题(我们在 Java 10 中发现了它)。在 Java 8 上编译此代码,然后在 Java 9 或任何更高版本(包括 Java 11 早期访问)中运行,可以得到预期的结果。

这种代码是非标准的,但根据规范是有效的。它是由 Kevin Cruijssen 在一次高尔夫挑战的讨论中发现的,因此遇到了奇怪的用例。

Didier L 用这个更小、更容易理解的代码简化了这个问题: class Main { public static void main(String[] args) { String[] array = { "" };数组[test()] += "a"; } static int test() { System.out.println("已评估");返回0;在 Java 8 中编译时的结果:在 Java 9 和 10 中编译时的结果:已评估已评估

问题似乎仅限于字符串连接和赋值运算符 (+=),其左操作数为带有副作用的表达式,如 array[test()]+="a", array[ix++]+ ="a"、test()[index]+="a" 或 test().field+="a"。要启用字符串连接,至少一侧必须具有字符串类型。试图在其他类型或构造上重现此失败。

评论不用于扩展讨论;此对话已moved to chat
@JollyJoker 仅限于 += 应用于间接 String 引用。因此,首先,您的数组必须是 String[]int[]long[] 和朋友不会出现此问题。但是,是的,你基本上是对的!
@OlivierGrégoire 数组不需要是 String[]。如果它是 Object[] 而你做 array[expression] += "foo";,它是一样的。但是是的,它不适用于原始数组,因为它必须能够保存类型 StringObject[]CharSequence[]Comparable[]、...)的引用,以存储字符串连接的结果。
已分配错误 ID JDK-8204322
@StuartMarks 谢谢!这已被整合到答案中:我真的想把这个问题保留为一个问题,关于它是正常的还是错误的。不过,我们可以更明确地了解答案中的错误 ID。我马上适应。

O
Olivier Grégoire

这是从 JDK 9 开始的 javac 中的一个错误(它对字符串连接进行了一些更改,我怀疑这是问题的一部分),as confirmed by the javac team under the bug id JDK-8204322。如果您查看该行的相应字节码:

array[i++%size] += i + " ";

这是:

  21: aload_2
  22: iload_3
  23: iinc          3, 1
  26: iload_1
  27: irem
  28: aload_2
  29: iload_3
  30: iinc          3, 1
  33: iload_1
  34: irem
  35: aaload
  36: iload_3
  37: invokedynamic #5,  0 // makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/String;I)Ljava/lang/String;
  42: aastore

最后一个 aaload 是来自数组的实际负载。然而,该部分

  21: aload_2             // load the array reference
  22: iload_3             // load 'i'
  23: iinc          3, 1  // increment 'i' (doesn't affect the loaded value)
  26: iload_1             // load 'size'
  27: irem                // compute the remainder

大致对应于表达式 array[i++%size](减去实际的加载和存储),其中存在两次。这是不正确的,正如规范在 jls-15.26.2 中所说:

E1 op= E2 形式的复合赋值表达式等价于 E1 = (T) ((E1) op (E2)),其中 T 是 E1 的类型,除了 E1 只计算一次。

因此,对于表达式 array[i++%size] += i + " ";,部分 array[i++%size] 应该只计算一次。但是它被评估了两次(一次用于加载,一次用于存储)。

所以是的,这是一个错误。

一些更新:

该错误已在 JDK 11 中修复,并从 it no longer receives public updates 向后移植到 JDK 10(herehere),但未移植到 JDK 9。

Aleksey Shipilev 在 JBS page 中提到(以及此处评论中的 @DidierL):

解决方法:使用 -XDstringConcat=inline 编译

这将恢复为使用 StringBuilder 进行连接,并且没有错误。


顺便说一句,这适用于整个左侧表达式,而不仅仅是提供子表达式的索引。这个表达式可以是任意复杂的。参见例如 IntStream.range(0, 10) .peek(System.out::println).boxed().toArray()[0] += "";
@Holger 左侧甚至不需要涉及数组,简单的test().field += "sth"也会出现问题。
没关系,无论如何行为都被严重破坏了,但是第一个评估是针对存储的,第二个评估是针对加载的,因此 array[index++] += "x"; 将从 array[index+1] 读取并写入 array[index]...
@TheCoder 是的,我想是的。 JDK 9 不是长期支持 (LTS) 版本。 JDK 8 是,下一个 LTS 版本是 JDK 11。请参见此处:oracle.com/technetwork/java/javase/eol-135779.html 请注意,对 JDK 9 的公开更新已于 3 月结束。
在 JDK-8204322 上,Aleksey Shipilev 建议使用 -XDstringConcat=inline 作为解决方法进行编译,以供需要的人使用。

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