コンパイルエラーではなく、無限ループの理由

Question

Java SE7 Silver の資格を目指し勉強中です。
分からない点は
・ ６，７行目でコンパイルエラーではなく、無限ループになる理由

１ public class Main{
２ public static void main(String[] args){
３ int[] array = {1,2,3};
４ for(int num : array){
５ int i = 1;
６ while(i <= num);
７ System.out.println(i++);
８ }
９ }
１０}

答えは「無限ループになり、何も表示されない」です。
これは6行目がwhile(1 <= 1);となるからでしょうか

また、そうした場合、7行目に到達不可能なコードがあるように思い、コンパイルエラーになるのではとも思います。（選択肢には「コンパイルエラーが発生する」というものもあります）
なぜ、コンパイルエラーではなく、無限ループが答えになるのでしょうか

返信は夜になると思いますが、よろしくお願いします。

Answer 1

コンパイラの到達不能コード検出は通り一遍のものでして、
条件分岐（ifやwhileのことですね）の条件がどちらに転んだとしてもたどり着けない行があるときだけ検出してくれます。

もしもっと賢く、事実上到達できない行を検出するようにしようとしたらどうなるかというと、実際にコードを実行してみないといけなくなるため、このコードのように無限ループに陥るコードだとコンパイラがフリーズしてしまうことになります。だから、そんな“賢い”到達不能コード検出はされません。

Comments

[k_mail]

返信が遅くなり申し訳ございません。
「 条件分岐（ifやwhileのことですね）の条件がどちらに転んだとしてもたどり着けない行があるときだけ検出」
大変わかりやすく、勉強になりました。
有難うございます。

Answer 2

これは引っかけ問題ですね。

ご質問のコードをEclipseなどのIDEに転記し、フォーマットを整形すると以下のようになります。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = { 1, 2, 3 };
        for (int num : array) {
            int i = 1;
            while (i <= num)
                ;
            System.out.println(i++);
        }
    }
}

じつは、

７          System.out.println(i++); 

はwhile句の外側に位置しており、while句の中でi++が実行されないため、正解は
「無限ループになり、何も表示されない」
となります。

---------以下、追記

失礼しました。

これは6行目がwhile(1 <= 1);となるからでしょうか

とおっしゃっているので、無限ループになることは認識されていたのですね。

なぜ、コンパイルエラーではなく、無限ループが答えになるのでしょうか

おそらく、【全ての】到達不可能コードをコンパイラに検出させることが難しいからではないでしょうか？
stackoverflowでも同様の話題があり、多分、そのような回答がなされていますw

http://stackoverflow.com/questions/3795585/why-does-java-have-an-unreachable-statement-compiler-error

ちなみに、以下のようにreturn句やthrow句のあとに実行行を書いた場合は、コンパイルエラーとなります。

return;
System.out.println("hoge");

これは、コンパイラから見ても到達不可能であることが明らかだからだと思われます。

Comments

[k_mail]

返信が遅くなり申し訳ございません。
リンクも貼っていただき、勉強になります。
有難うございました。

Answer 3

コンパイラの立場になって考えて見れば、

public class Main {
 public static void main(String[] args) {
  while(true) ;  // 継続条件が確定でtrueで、breakがないから…
  System.out.println();  // どうやってもここ来れないじゃん -> エラー
 }
}

public class Main {
 public static void main(String[] args) {
  boolean b = true;
  while(b) ;  //boolean型の変数だけど、変化の余地があるな…
  System.out.println();  // 変更されたらここに来れるかもしれない
 }
}

public class Main {
 public static void main(String[] args) {
  final boolean b = true;
  while(b) ;  // boolean型の変数だけどfinal?じゃあtrueから動きようないな
  System.out.println();  // 絶対ここ来れないな -> エラー
 }
}

String str = "1";

if (1 == 2) {  // boolean型が返ってくるのはわかるけど、結果は今の時点じゃわからないな
    str = "2";  // 結果次第ではここ通るかもな
}

Comments

[k_mail]

非常に分かりやすかったです。
有難うございます。

Answer 4

「プログラムが停止するかどうかを判定する」問題は停止問題という名前がつくぐらい由緒正しい問題ですが、「どんなプログラムについても、停止するかしないか正しく判定できる」方法は、存在しないことが示されています。

完璧を実現することは不可能な以上、コンパイラとしても「できる範囲だけすればいい」というわけで、コンパイル時に定数となる条件だけ判定する、というのが通常です。

Comments

[k_mail]

返信が遅くなり申し訳ございません。
ご回答有難うございました

Answer 5

コンパイラはプログラムを実行しませんので、その時点の変数の値によって無限ループになる構文は、無限かどうか判断できません。
while(true);と書くと無限ループと判断してコンパイルエラーになります。

Comments

[KiyoshiMotoki]

以下の環境ではコンパイルエラーとならず、実行もできました。

マシン : MacBook Air 10.9.5
JDK :
　1.6.0_65-b14-466.1
　1.7.0_45
　1.8.0_60

実行コード

public class Main {
　public static void main(String[] args) {
　　while (true);
　}
}

コンパイラの実装によっても異なるのかもしれませんね。

[heignamerican]

Java コンパイラが無限ループに対してエラーを吐くことは無い…と思います。
コンパイラがエラーと報告するのは、 while(true); のように明らかな無限ループの『後に』処理があるもの＝到達不能コードで、無限ループそのものをエラー扱いはしないはずです。

otn さんが言及しているのは、元の質問コードの 6 行目を書き換えると～という意味なのでしょう。

[otn]

> 以下の環境ではコンパイルエラーとならず、実行もできました。

到達不能文が何も書いて無いんですけど。それだとエラーになりようがない。無限ループ自体は正常です。

[KiyoshiMotoki]

heignamerican 様、otn 様、ご指摘ありがとうございます。
うっかりしておりました。

おっしゃるとおり、以下のようにコードを修正すると、コンパイルエラーとなりました。

public class Main {
　public static void main(String[] args) {
　　while(true) ;
　　System.out.println();
　}
}

ちなみに、以下のようにwhile句の中を変数化するとコンパイルできますが、

public class Main {
　public static void main(String[] args) {
　　boolean b = true;
　　while(b) ;
　　System.out.println();
　}
}

変数にfinal修飾子を付けると、再びコンパイルエラーとなりました。

public class Main {
　public static void main(String[] args) {
　　final boolean b = true;
　　while(b) ;
　　System.out.println();
　}
}

コンパイラの内部がうかがい知れるようで、興味深いですね。

[k_mail]

返信が遅くなり申し訳ございません。
実際にコードも書いて調べていただきありがとうございます。
勉強になりました。

Answer 6

String str = "1";

if (1 == 2) {
    str = "2";  //実際は絶対入らないけどコンパイルは通る
}

みたいなコードでもコンパイルエラーにはなりませんね。
「判定した結果、到達しない」みたいなコードはコンパイルエラーにならない気がします。

判定などの要素が全く無く、かつ絶対にその先には行かない、という場合にエラーになる気がします。

String str = "1";

return;

str = "2";  //到達不可能 コンパイルエラー

String str = "1";

if (1 == 1) {
    return;
}

str = "2";  //これはエラーにならない

String str = "1";
int num = 0;

if (num == 0) {
    str = "a";
} else if (num != 0) {
    str = "b";
} else {
    str = "c";  //ここも絶対来ないけどエラーにならない
}

Comments

[k_mail]

返信が遅くなり申し訳ございません。
「判定した結果、到達しないみたいなコードはコンパイルエラーにならない」
勉強になりました。
ご回答有難うございます。