Java方法有返回类型但没有返回语句也可以编译通过

Question

问题1：

为什么以下代码没有返回语句也能编译通过？

public int a() {
    while(true);
}

注意：如果我在 while 循环后添加 return，则会出现“不可访问的代码错误（Unreachable Code Error）”。

问题2：

另一方面，为什么以下代码可以编译通过，

public int a() {
    while(0 == 0);
}

尽管以下内容并非如此。

public int a(int b) {
    while(b == b);
}

- Willi Mentzel

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不是https://dev59.com/c2Qn5IYBdhLWcg3wgnPg的重复，感谢第二个问题的后半部分。 - T.J. Crowder

Answer 1

Question 1:

Why does the following code compile without having a return statement?

public int a() 
{
    while(true);
}

这是由JLS§8.4.7覆盖的：

If a method is declared to have a return type (§8.4.5), then a compile-time error occurs if the body of the method can complete normally (§14.1).

In other words, a method with a return type must return only by using a return statement that provides a value return; the method is not allowed to "drop off the end of its body". See §14.17 for the precise rules about return statements in a method body.

It is possible for a method to have a return type and yet contain no return statements. Here is one example:

class DizzyDean {
    int pitch() { throw new RuntimeException("90 mph?!"); }
}

编译器知道循环永远不会终止（当然，true 总是为真），因此它知道函数不能“正常返回”（从其主体中掉出末尾），因此没有 return 也是可以的。

Question 2:

On the other hand, why does the following code compile,

public int a() 
{
    while(0 == 0);
}

even though the following does not.

public int a(int b)
{
    while(b == b);
}

在 0 == 0 的情况下，编译器知道循环永远不会终止（即0 == 0 将始终为真）。但是对于 b == b，它不知道。

为什么呢？

编译器理解常量表达式（§15.28）。引用 §15.2 - 表达式的形式（因为奇怪地这句话不在§15.28中）：

一些表达式具有可以在编译时确定的值。这些是 常量表达式(§15.28)。

在您的b == b示例中，由于涉及变量，它不是一个常量表达式，也没有指定在编译时确定。我们可以看到在这种情况下它总是成立的（尽管如果b是double，就像QBrute指出的那样，我们可能会被Double.NaN欺骗，因为它本身不是==），但JLS只规定常量表达式在编译时确定，它不允许编译器尝试评估非常量表达式。bayou.io提出了一个很好的观点：如果您开始沿着在编译时确定涉及变量的表达式的道路走下去，您会在哪里停止？对于常量来划分界限是有意义的，b == b是显而易见的（对于非NaN值），但是a + b == b + a呢？或者(a + b) * 2 == a * 2 + b * 2？

因为它并未“确定”表达式，编译器不知道循环永远不会终止，因此它认为该方法可以正常返回——但实际上它不能这样做，因为必须使用return。所以编译器会抱怨缺少return。

- T.J. Crowder

Answer 2

将方法的返回类型视为不仅仅是返回指定类型值的承诺，而是承诺不会返回非指定类型的值可能更有趣。因此，如果您从未返回任何内容，则不会违反承诺，因此以下任何一种情况都是合法的：

1. 无限循环：

X foo() {
    for (;;);
}

无限递归：

X foo() {
    return foo();
}

抛出异常：

X foo() {
    throw new Error();
}

（我觉得递归的这个很有趣：编译器相信这个方法会返回一个类型为X的值（无论那是什么），但事实并非如此，因为没有任何代码知道如何创建或获取一个X。）

- Boann

Answer 3

看着字节码，如果返回的内容与定义不符，你会收到编译错误。

示例：

for(;;) 会显示字节码：

L0
    LINENUMBER 6 L0
    FRAME SAME
    GOTO L0

注意缺少任何返回字节码

这段代码不会返回任何值，因此不会返回错误的类型。

相比之下，像下面这个方法：

public String getBar() { 
    return bar; 
}

将返回以下字节码：

public java.lang.String getBar();
    Code:
      0:   aload_0
      1:   getfield        #2; //Field bar:Ljava/lang/String;
      4:   areturn

请注意 "areturn" 表示 "返回一个引用"。现在如果我们执行以下操作：

public String getBar() { 
    return 1; 
}

将返回以下字节码：

public String getBar();
  Code:
   0:   iconst_1
   1:   ireturn

现在我们可以看到定义中的类型与ireturn返回类型不匹配，这意味着返回int。

因此，实际上问题在于，如果该方法有返回路径，则该路径必须与返回类型匹配。但是，在字节码中存在没有生成任何返回路径的情况，因此不会违反规则。

- Philip Devine