浅谈把Java字节码译为C代码的意义

Java字节码是基于栈的一种编码。这种编码方式十分方便解释器的设计，但同时不利于程序分析，因此一些高效的代码优化技术无法方便的Java字节码上实现。

先大体说说Java字节码的特点。目前版本的Java大概有200+的字节码指令，其中大部分都是1字节指令，这也是为什么叫做字节码。少部分指令是多字节或不定长指令。对于解释器来说，解释指令时一般都是在操作两个区域。一个是栈，一个是局部变量表。举例来说，iload1指令，就是从局部变量表的1号槽位的数据放入操作数栈中，即*stack++ = locals。

与C或者其他常用的编程语言不同的是，Java字节码的操作数类型是隐含的，操作的类型的显示的，而C语言中操作数类型都是显示的，但是操作是多态的。比如“+”，在C语言中“+”两边的操作数类型可以是int型，可以是double。尚学堂•百战程序员陈老师指出Java字节码中iadd指令明确表示了要操作相加的两个数一定是int型。但是当抛开iadd指令而直接观测操作数栈时，并不知道栈上操作数的类型。

Java字节码在每一条指令执行时，操作数栈的深度，局部变量表的大小，以及它们上面的操作数类型都是可以确定的。而且，无论从何种路径执行到某一条指令，操作数栈深度及操作数类型都是确定的，以一个简单的a=b+c的例子来说明这个翻译过程。

其中局部变量的类型都是已知的。可以看到s0，s1跟Java操作数栈的功能一样，是为了存放临时的计算结果。上面的代码完全可以化简为“l1 = l1 + l2”。但前期没有必要引入这种复杂性，这种化简完全可以由后续的各种优化完成。

上面的例子实际上的存在一些问题的。虽然Java操作数栈和局部变量表里面存放的数据都是有类型，但是栈和局部变量表本身只是一个存储空间罢了，并没有规定里面必须存放什么类型的数据。所以每次在给栈空间或者局部变量赋值的时候，我们有必要新声明一个局部变量。

通过数据流分析可以求出def-use，方便做上面的这种变量分裂，这里不详细说了。最近在研究Soot，由于Soot的目的是对字节码做优化，所以里面也有将字节码翻译为Jimple的逻辑。但是不明白Soot为什么需要类型推导，目前我感觉将Java字节码翻译为Jimple完全不需要推导类型。

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