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在Java中,常量池的概念想必很多人都听说过。这也是面试中比较常考的题目之一。在Java有关的面试题中,一般习惯通过String的有关问题来考察面试者对于常量池的知识的理解,几道简单的String面试题难倒了无数的开发者。所以说,常量池是Java体系中一个非常重要的概念。 谈到常量池,在Java体系中,共用三种常量池。分别是字符串常量池、Class常量池和运行时常量池。 本文先来介绍一下到底什么是Class常量池。 什么是Class文件 在Java代码的编译与反编译那些事儿中我们介绍过Java的编译和反编译的概念。我们知道,计算机只认识0和1,所以程序员写的代码都需要经过编译成0和1构成的二进制格式才能够让计算机运行。 我们在《深入分析Java的编译原理》中提到过,为了让Java语言具有良好的跨平台能力,Java独具匠心的提供了一种可以在所有平台上都能使用的一种中间代码——字节码(ByteCode)。 有了字节码,无论是哪种平台(如Windows、Linux等),只要安装了虚拟机,都可以直接运行字节码。 同样,有了字节码,也解除了Java虚拟机和Java语言之间的耦合。这话可能很多人不理解,Java虚拟机不就是运行Java语言的么?这种解耦指的是什么? 其实,目前Java虚拟机已经可以支持很多除Java语言以外的语言了,如Groovy、JRuby、Jython、Scala等。之所以可以支持,就是因为这些语言也可以被编译成字节码。而虚拟机并不关心字节码是有哪种语言编译而来的。 Java语言中负责编译出字节码的编译器是一个命令是javac。 javac是收录于JDK中的Java语言编译器。该工具可以将后缀名为.java的源文件编译为后缀名为.class的可以运行于Java虚拟机的字节码。 如,我们有以下简单的HelloWorld.java代码: public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { String s = "Hollis"; } } 通过javac命令生成class文件: javac HelloWorld.java 生成HelloWorld.class文件:  如何使用16进制打开class文件:使用 vim test.class ,然后在交互模式下,输入:%!xxd 即可。 可以看到,上面的文件就是Class文件,Class文件中包含了Java虚拟机指令集和符号表以及若干其他辅助信息。 要想能够读懂上面的字节码,需要了解Class类文件的结构,由于这不是本文的重点,这里就不展开说明了。 读者可以看到,HelloWorld.class文件中的前八个字母是cafe babe,这就是Class文件的魔数(Java中的”魔数”) 我们需要知道的是,在Class文件的4个字节的魔数后面的分别是4个字节的Class文件的版本号(第5、6个字节是次版本号,第7、8个字节是主版本号,我生成的Class文件的版本号是52,这时Java 8对应的版本。也就是说,这个版本的字节码,在JDK 1.8以下的版本中无法运行)在版本号后面的,就是Class常量池入口了。 Class常量池 Class常量池可以理解为是Class文件中的资源仓库。 Class文件中除了包含类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息就是常量池(constant pool table),用于存放编译器生成的各种字面量(Literal)和符号引用(Symbolic References)。 由于不同的Class文件中包含的常量的个数是不固定的,所以在Class文件的常量池入口处会设置两个字节的常量池容量计数器,记录了常量池中常量的个数。  当然,还有一种比较简单的查看Class文件中常量池的方法,那就是通过javap命令。对于以上的HelloWorld.class,可以通过 javap -v HelloWorld.class 查看常量池内容如下:  从上图中可以看到,反编译后的class文件常量池中共有16个常量。而Class文件中常量计数器的数值是0011,将该16进制数字转换成10进制的结果是17。 原因是与Java的语言习惯不同,常量池计数器是从0开始而不是从1开始的,常量池的个数是10进制的17,这就代表了其中有16个常量,索引值范围为1-16。 常量池中有什么 介绍完了什么是Class常量池以及如何查看常量池,那么接下来我们就要深入分析一下,Class常量池中都有哪些内容。 常量池中主要存放两大类常量:字面量(literal)和符号引用(symbolic references)。 字面量 前面说过,运行时常量池中主要保存的是字面量和符号引用,那么到底什么字面量? 在计算机科学中,字面量(literal)是用于表达源代码中一个固定值的表示法(notation)。几乎所有计算机编程语言都具有对基本值的字面量表示,诸如:整数、浮点数以及字符串;而有很多也对布尔类型和字符类型的值也支持字面量表示;还有一些甚至对枚举类型的元素以及像数组、记录和对象等复合类型的值也支持字面量表示法。 以上是关于计算机科学中关于字面量的解释,并不是很容易理解。说简单点,字面量就是指由字母、数字等构成的字符串或者数值。 字面量只可以右值出现,所谓右值是指等号右边的值,如:int a=123这里的a为左值,123为右值。在这个例子中123就是字面量。 int a = 123; String s = "hollis"; 上面的代码事例中,123和hollis都是字面量。 本文开头的HelloWorld代码中,Hollis就是一个字面量。 符号引用 常量池中,除了字面量以外,还有符号引用,那么到底什么是符号引用呢。 符号引用是编译原理中的概念,是相对于直接引用来说的。主要包括了以下三类常量: * 类和接口的全限定名 * 字段的名称和描述符 * 方法的名称和描述符 这也就可以印证前面的常量池中还包含一些com/hollis/HelloWorld、main、([Ljava/lang/String;)V等常量的原因了。 Class常量池有什么用 前面介绍了这么多,关于Class常量池是什么,怎么查看Class常量池以及Class常量池中保存了哪些东西。有一个关键的问题没有讲,那就是Class常量池到底有什么用。 首先,可以明确的是,Class常量池是Class文件中的资源仓库,其中保存了各种常量。而这些常量都是开发者定义出来,需要在程序的运行期使用的。 在《深入理解Java虚拟》中有这样的表述: Java代码在进行Javac编译的时候,并不像C和C++那样有“连接”这一步骤,而是在虚拟机加载Class文件的时候进行动态连接。也就是说,在Class文件中不会保存各个方法、字段的最终内存布局信息,因此这些字段、方法的符号引用不经过运行期转换的话无法得到真正的内存入口地址,也就无法直接被虚拟机使用。当虚拟机运行时,需要从常量池获得对应的符号引用,再在类创建时或运行时解析、翻译到具体的内存地址之中。关于类的创建和动态连接的内容,在虚拟机类加载过程时再进行详细讲解。 前面这段话,看起来很绕,不是很容易理解。其实他的意思就是: Class是用来保存常量的一个媒介场所,并且是一个中间场所。在JVM真的运行时,需要把常量池中的常量加载到内存中。 至于到底哪个阶段会做这件事情,以及Class常量池中的常量会以何种方式被加载到具体什么地方,会在本系列文章的后续内容中继续阐述。欢迎关注我的博客(http://www.hollischuang.com) 和公众号(Hollis),即可第一时间获得最新内容。 另外,关于常量池中常量的存储形式,以及数据类型的表示方法本文中并未涉及,并不是说这部分知识点不重要,只是Class字节码的分析本就枯燥,作者不想在一篇文章中给读者灌输太多的理论上的内容。感兴趣的读者可以自行Google学习,如果真的有必要,我也可以单独写一篇文章再深入介绍。 参考资料 《深入理解java虚拟机》 《Java虚拟机原理图解》 1.2.2、Class文件中的常量池详解(上)

montos 2020-06-02 10:12:18 0 浏览量 回答数 0

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【Java学习全家桶】1460道Java热门问题,阿里百位技术专家答疑解惑

管理贝贝 2019-12-01 20:07:15 27612 浏览量 回答数 19

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关于二十四点游戏的编程思路与基本算法 漫长的假期对于我来说总是枯燥无味的,闲来无聊便和同学玩起童年时经常玩的二十四点牌游戏来。此游戏说来简单,就是利用加减乘除以及括号将给出的四张牌组成一个值为24的表达式。但是其中却不乏一些有趣的题目,这不,我们刚玩了一会儿,便遇到了一个难题——3、6、6、10(其实后来想想,这也不算是个太难的题,只是当时我们的脑筋都没有转弯而已,呵呵)。 问题既然出现了,我们当然要解决。冥思苦想之际,我的脑中掠过一丝念头——何不编个程序来解决这个问题呢。文曲星中不就有这样的程序吗。所以这个想法应该是可行。想到这里我立刻开始思索这个程序的算法,最先想到的自然是穷举法(后来发现我再也想不到更好的方法了,悲哀呀,呵呵),因为在这学期我曾经写过一个小程序——计算有括号的简单表达式。只要我能编程实现四个数加上运算符号所构成的表达式的穷举,不就可以利用这个计算程序来完成这个计算二十四点的程序吗。确定了这个思路之后,我开始想这个问题的细节。 首先穷举的可行性问题。我把表达式如下分成三类—— 1、 无括号的简单表达式。 2、 有一个括号的简单表达式。 3、 有两个括号的较复4、 杂表达式。 穷举的开始我对给出的四个数进行排列,其可能的种数为4*3*2*1=24。我利用一个嵌套函数实现四个数的排列,算法如下: /* ans[] 用来存放各种排列组合的数组 */ /* c[] 存放四张牌的数组 */ /* k[] c[]种四张牌的代号,其中k[I]=I+1。 用它来代替c[]做处理,考虑到c[]中有可能出现相同数的情况 */ /* kans[] 暂存生成的排列组合 */ /* j 嵌套循环的次数 */ int fans(c,k,ans,kans,j) int j,k[],c[];char ans[],kans[]; { int i,p,q,r,h,flag,s[4],t[4][4]; for(p=0,q=0;p<4;p++) { for(r=0,flag=0;r if(k[p]!=kans[r]) flag++; if(flag==j) t[j][q++]=k[p]; } for(s[j]=0;s[j]<4-j;s[j]++) { kans[j]=t[j][s[j>; if(j==3) { for(h=0;h<4;h++) ans[2*h]=c[kans[h]-1]; /* 调整生成的排列组合在最终的表 达式中的位置 */ for(h=0;h<3;h++) symbol(ans,h); /* 在表达式中添加运算符号 */ } else { j++; fans(c,k,ans,kans,j); j--; } } } 正如上面函数中提到的,在完成四张牌的排列之后,在表达式中添加运算符号。由于只有四张牌,所以只要添加三个运算符号就可以了。由于每一个运算符号可重复,所以计算出其可能的种数为4*4*4=64种。仍然利用嵌套函数实现添加运算符号的穷举,算法如下: /* ans[],j同上。sy[]存放四个运算符号。h为表达式形式。*/ int sans(ans,sy,j,h) char ans[],sy[];int j,h; { int i,p,k[3],m,n; char ktans[20]; for(k[j]=0;k[j]<4;k[j]++) { ans[2*j+1]=sy[k[j>; /* 刚才的四个数分别存放在0、2、4、6位 这里的三个运算符号分别存放在1、3、5位*/ if(j==2) { ans[5]=sy[k[j>; /* 此处根据不同的表达式形式再进行相应的处理 */ } else } } 好了,接下来我再考虑不同表达式的处理。刚才我已经将表达式分为三类,是因为添加三个括号对于四张牌来说肯定是重复的。对于第一种,无括号自然不用另行处理;而第二种情况由以下代码可以得出其可能性有六种,其中还有一种是多余的。 for(m=0;m<=4;m+=2) for(n=m+4;n<=8;n+=2) 这个for循环给出了添加一个括号的可能性的种数,其中m、n分别为添加在表达式中的左右括号的位置。我所说的多余的是指m=0,n=8,也就是放在表达式的两端。这真是多此一举,呵呵。最后一种情况是添加两个括号,我分析了一下,发现只可能是这种形式才不会是重复的——(a b)(c d)。为什么不会出现嵌套括号的情况呢。因为如果是嵌套括号,那么外面的括号肯定是包含三个数字的(四个没有必要),也就是说这个括号里面包含了两个运算符号,而这两个运算符号是被另外一个括号隔开的。那么如果这两个运算符号是同一优先级的,则肯定可以通过一些转换去掉括号(你不妨举一些例子来试试),也就是说这一个括号没有必要;如果这两个运算符号不是同一优先级,也必然是这种形式((a+-b)*/c)。而*和/在这几个运算符号中优先级最高,自然就没有必要在它的外面添加括号了。 综上所述,所有可能的表达式的种数为24*64*(1+6+1)=12288种。哈哈,只有一万多种可能性(这其中还有重复),这对于电脑来说可是小case哟。所以,对于穷举的可行性分析和实现也就完成了。 接下来的问题就是如何对有符号的简单表达式进行处理。这是栈的一个著名应用,那么什么是栈呢。栈的概念是从日常生活中货物在货栈种的存取过程抽象出来的,即最后存放入栈的货物(堆在靠出口处)先被提取出去,符合“先进后出,后进先出”的原则。这种结构犹如子弹夹。 在栈中,元素的插入称为压入(push)或入栈,元素的删除称为弹出(pop)或退栈。 栈的基本运算有三种,其中包括入栈运算、退栈运算以及读栈顶元素,这些请参考相关数据结构资料。根据这些基本运算就可以用数组模拟出栈来。 那么作为栈的著名应用,表达式的计算可以有两种方法。 第一种方法—— 首先建立两个栈,操作数栈OVS和运算符栈OPS。其中,操作数栈用来记忆表达式中的操作数,其栈顶指针为topv,初始时为空,即topv=0;运算符栈用来记忆表达式中的运算符,其栈顶指针为topp,初始时,栈中只有一个表达式结束符,即topp=1,且OPS(1)=‘;’。此处的‘;’即表达式结束符。 然后自左至右的扫描待处理的表达式,并假设当前扫描到的符号为W,根据不同的符号W做如下不同的处理: 1、 若W为操作数 2、 则将W压入操作数栈OVS 3、 且继续扫描下一个字符 4、 若W为运算符 5、 则根据运算符的性质做相应的处理: (1)、若运算符为左括号或者运算符的优先级大于运算符栈栈顶的运算符(即OPS(top)),则将运算符W压入运算符栈OPS,并继续扫描下一个字符。 (2)、若运算符W为表达式结束符‘;’且运算符栈栈顶的运算符也为表达式结束符(即OPS(topp)=’;’),则处理过程结束,此时,操作数栈栈顶元素(即OVS(topv))即为表达式的值。 (3)、若运算符W为右括号且运算符栈栈顶的运算符为左括号(即OPS(topp)=’(‘),则将左括号从运算符栈谈出,且继续扫描下一个符号。 (4)、若运算符的右不大于运算符栈栈顶的运算符(即OPS(topp)),则从操作数栈OVS中弹出两个操作数,设先后弹出的操作数为a、b,再从运算符栈OPS中弹出一个运算符,设为+,然后作运算a+b,并将运算结果压入操作数栈OVS。本次的运算符下次将重新考虑。 第二种方法—— 首先对表达式进行线性化,然后将线性表达式转换成机器指令序列以便进行求值。 那么什么是表达式的线性化呢。人们所习惯的表达式的表达方法称为中缀表示。中缀表示的特点是运算符位于运算对象的中间。但这种表示方式,有时必须借助括号才能将运算顺序表达清楚,而且处理也比较复杂。 1929年,波兰逻辑学家Lukasiewicz提出一种不用括号的逻辑符号体系,后来人们称之为波兰表示法(Polish notation)。波兰表达式的特点是运算符位于运算对象的后面,因此称为后缀表示。在对波兰表达式进行运算,严格按照自左至右的顺序进行。下面给出一些表达式及其相应的波兰表达式。 表达式 波兰表达式 A-B AB- (A-B)*C+D AB-C*D+ A*(B+C/D)-E*F ABCD/+*EF*- (B+C)/(A-D) BC+AD-/ OK,所谓表达式的线性化是指将中缀表达的表达式转化为波兰表达式。对于每一个表达式,利用栈可以把表达式变换成波兰表达式,也可以利用栈来计算波兰表达式的值。 至于转换和计算的过程和第一种方法大同小异,这里就不再赘述了。 下面给出转换和计算的具体实现程序—— /* first函数给出各个运算符的优先级,其中=为表达式结束符 */ int first(char c) { int p; switch(c) { case '*': p=2; break; case '/': p=2; break; case '+': p=1; break; case '-': p=1; break; case '(': p=0; break; case '=': p=-1; break; } return(p); } /* 此函数实现中缀到后缀的转换 */ /* M的值宏定义为20 */ /* sp[]为表达式数组 */ int mid_last() { int i=0,j=0; char c,sm[M]; c=s[0]; sm[0]='='; top=0; while(c!='\0') { if(islower(c)) sp[j++]=c; else switch(c) { case '+': case '-': case '*': case '/': while(first(c)<=first(sm[top])) sp[j++]=sm[top--]; sm[++top]=c; break; case '(': sm[++top]=c; break; case ')': while(sm[top]!='(') sp[j++]=sm[top--]; top--; break; default :return(1); } c=s[++i]; } while(top>0) sp[j++]=sm[top--]; sp[j]='\0'; return(0); } /* 由后缀表达式来计算表达式的值 */ int calc() { int i=0,sm[M],tr; char c; c=sp[0]; top=-1; while(c!='\0') { if(islower(c)) sm[++top]=ver[c-'a'];/*在转换过程中用abcd等来代替数, 这样才可以更方便的处理非一位数, ver数组中存放着这些字母所代替的数*/ else switch(c) { case '+': tr=sm[top--]; sm[top]+=tr; break; case '-': tr=sm[top--]; sm[top]-=tr; break; case '*': tr=sm[top--]; sm[top]*=tr; break; case '/': tr=sm[top--];sm[top]/=tr;break; default : return(1); } c=sp[++i]; } if(top>0) return(1); else } 这样这个程序基本上就算解决了,回过头来拿这个程序来算一算文章开始的那个问题。哈哈,算出来了,原来如此简单——(6-3)*10-6=24。 最后我总结了一下这其中容易出错的地方—— 1、 排列的时候由于一个数只能出现一次, 所以必然有一个判断语句。但是用什么来判断,用大小显然不行,因为有可能这四个数中有两个或者以上的数是相同的。我的方法是给每一个数设置一个代号,在排列结束时,通过这个代号找到这个数。 2、在应用嵌套函数时,需仔细分析程序的执行过程,并对个别变量进行适当的调整(如j的值),程序才能正确的执行。 3、在分析括号问题的时候要认真仔细,不要错过任何一个可能的机会,也要尽量使程序变得简单一些。不过我的分析可能也有问题,还请高手指点。 4、在用函数对一个数组进行处理的时候,一定要注意如果这个数组还需要再应用,就必须将它先保存起来,否则会出错,而且是很严重的错误。 5、在处理用户输入的表达式时,由于一个十位数或者更高位数是被分解成各位数存放在数组中,所以需对它们进行处理,将它们转化成实际的整型变量。另外,在转化过程中,用一个字母来代替这个数,并将这个数存在一个数组中,且它在数组中的位置和代替它的这个字母有一定的联系,这样才能取回这个数。 6、由于在穷举过程难免会出现计算过程中有除以0的计算,所以我们必须对calc函数种对于除的运算加以处理,否则程序会因为出错而退出(Divide by 0)。 7、最后一个问题,本程序尚未解决。对于一些比较著名的题目,本程序无法解答。比如说5、5、5、1或者8、8、3、3。这是由于这些题目在计算的过程用到了小数,而本程序并没有考虑到小数。

知与谁同 2019-12-02 01:22:19 0 浏览量 回答数 0

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