Các vấn đề của việc đưa C ++ - như const thành ngôn ngữ là gì?

Tôi quan tâm đến ý tưởng về C ++ - giống như constkhông thực hiện cụ thể đó (như bỏ đi const).

Lấy ví dụ C # - nó thiếu C ++ - như const, và lý do cho nó là thông thường - con người và thời gian. Ngoài ra, có vẻ như nhóm C # đã xem xét việc thực hiện C ++ const, tiếp thị CLR và đã có đủ tại thời điểm này (xem tại sao không có phương thức thành viên const trong tham số c # và const ; cảm ơn Svick). Nếu chúng ta di chuyển xa hơn thế, còn gì nữa không?

Có một cái gì đó sâu sắc hơn? Lấy ví dụ đa kế thừa - nó thường được xem là khó nắm bắt (đối với người dùng) và do đó không được thêm vào ngôn ngữ (như vấn đề kim cương).

Có điều gì đó trong BẢN CHẤT của constvấn đề đó đặt ra một vấn đề là tốt hơn cho ngôn ngữ để tránh nó? Một cái gì đó như quyết định constnên sâu hay nông (có constthùng chứa có nghĩa là tôi không thể thêm phần tử mới hoặc thay đổi các phần tử hiện có; nếu các phần tử thuộc loại tham chiếu) thì sao?

CẬP NHẬT : trong khi tôi đề cập đến C #, và do đó đưa ra một viễn cảnh lịch sử, tôi quan tâm đến bản chất của các vấn đề tiềm ẩn constđối với ngôn ngữ.

Đây không phải là một thách thức của các ngôn ngữ. Hãy bỏ qua các yếu tố như xu hướng hiện tại hoặc mức độ phổ biến - Tôi chỉ quan tâm đến các vấn đề kỹ thuật - cảm ơn bạn.

Lưu ý chắc chắn nếu điều này đủ điều kiện cho bạn, nhưng trong các ngôn ngữ chức năng như Standard ML, mọi thứ đều không thay đổi theo mặc định. Đột biến được hỗ trợ thông qua một loại reference chung . Vì vậy, một intbiến là bất biến, và một ref intbiến là một thùng chứa có thể thay đổi cho ints. Về cơ bản, các biến là các biến thực theo nghĩa toán học (một giá trị không xác định nhưng cố định) và refs là "biến" theo nghĩa lập trình mệnh lệnh - một ô nhớ có thể được ghi và đọc từ đó. (Tôi thích gọi chúng là chuyển nhượng .)

Tôi nghĩ rằng vấn đề với constlà hai lần. Đầu tiên, C ++ thiếu bộ sưu tập rác, cần thiết để có cấu trúc dữ liệu liên tục không tầm thường . const phải sâu sắc để có ý nghĩa, nhưng có các giá trị bất biến hoàn toàn trong C ++ là không thực tế.

Thứ hai, trong C ++, bạn cần chọn tham gia constthay vì từ chối. Nhưng khi bạn quên constmột cái gì đó và sau đó sửa nó, bạn sẽ gặp phải tình huống "ngộ độc const" được đề cập trong câu trả lời của @ RobY, nơi constthay đổi sẽ xếp tầng trong toàn bộ mã. Nếu constlà mặc định, bạn sẽ không thấy mình áp dụng consthồi tố. Ngoài ra, việc phải thêm constở mọi nơi sẽ tạo ra nhiều tiếng ồn cho mã.

Tôi nghi ngờ các ngôn ngữ chính tiếp theo (ví dụ Java) được định hình rất nhiều bởi sự thành công và cách suy nghĩ của C và C ++. Trường hợp cụ thể, ngay cả với bộ sưu tập rác, hầu hết các API bộ sưu tập của các ngôn ngữ đều giả định cấu trúc dữ liệu có thể thay đổi. Thực tế là tất cả mọi thứ đều có thể thay đổi và bất biến được xem như một trường hợp góc nói lên rất nhiều về tư duy bắt buộc đằng sau các ngôn ngữ phổ biến.

EDIT : Sau khi phản ánh nhận xét của greenoldman, tôi nhận ra rằng điều đó constkhông trực tiếp về tính bất biến của dữ liệu; constmã hóa thành kiểu của phương thức cho dù nó có tác dụng phụ trên thể hiện.

Có thể sử dụng đột biến để đạt được hành vi minh bạch tham chiếu . Giả sử bạn có một hàm mà khi được gọi liên tiếp trả về các giá trị khác nhau - ví dụ: một hàm đọc một ký tự từ đó stdin. Chúng ta có thể sử dụng bộ đệm / ghi nhớ kết quả của hàm này để tạo ra một luồng giá trị trong suốt tham chiếu. Luồng sẽ là một danh sách được liên kết có các nút sẽ gọi hàm trong lần đầu tiên bạn cố truy xuất giá trị của chúng, nhưng sau đó lưu lại kết quả. Vì vậy, nếu là stdinhằng số Hello, world!, lần đầu tiên bạn cố gắng lấy giá trị của nút đầu tiên, nó sẽ đọc một nút charvà trả về H. Sau đó, nó sẽ tiếp tục quay trở lại Hmà không cần gọi thêm để đọc a char. Tương tự, nút thứ hai sẽ đọc chartừstdinlần đầu tiên bạn cố gắng lấy lại giá trị của nó, lần này quay lại evà lưu vào kết quả đó.

Điều thú vị ở đây là bạn đã biến một quá trình vốn đã thành trạng thái thành một đối tượng dường như không quốc tịch. Tuy nhiên, cần phải thay đổi trạng thái bên trong của đối tượng (bằng cách lưu trữ kết quả) để đạt được điều này - đột biến là một hiệu ứng lành tính . Không thể làm cho chúng tôi CharStream constmặc dù luồng hoạt động như một giá trị bất biến. Bây giờ hãy tưởng tượng có một Streamgiao diện với constcác phương thức và tất cả các chức năng của bạn đều mong đợi const Streams. Bạn CharStreamkhông thể thực hiện giao diện!

( EDIT 2: Rõ ràng có một C ++ từ khóa gọi mutablemà sẽ cho phép chúng tôi để lừa và làmCharStream const Tuy nhiên, lỗ hổng này phá hủy. constS đảm bảo' - bây giờ bạn thực sự không thể chắc chắn điều gì đó sẽ không đột biến thông qua của nó constphương pháp Tôi cho rằng nó không phải là. xấu vì bạn phải yêu cầu lỗ hổng một cách rõ ràng, nhưng bạn vẫn hoàn toàn phụ thuộc vào hệ thống danh dự.)

Thứ hai, giả sử bạn có các hàm bậc cao - nghĩa là bạn có thể truyền các hàm dưới dạng đối số cho các hàm khác. constNess là một phần của chữ ký của hàm, vì vậy bạn sẽ không thể chuyển các consthàm không phải là đối số cho các hàm mong đợi các consthàm. Thực thi một cách mù quáng constở đây sẽ dẫn đến mất tính tổng quát.

Cuối cùng, thao túng một constđối tượng không đảm bảo rằng nó không làm biến đổi một số trạng thái bên ngoài (tĩnh hoặc toàn cầu) phía sau lưng của bạn, vì vậy const, đảm bảo không mạnh như lúc ban đầu xuất hiện.

Tôi không rõ ràng rằng mã hóa sự hiện diện hay vắng mặt của các tác dụng phụ vào hệ thống loại là một điều tốt.

Vấn đề chính là các lập trình viên có xu hướng không sử dụng đủ, vì vậy khi họ đến một nơi cần thiết, hoặc một người bảo trì sau đó muốn sửa lỗi chính xác, có một hiệu ứng gợn rất lớn. Bạn vẫn có thể viết mã bất biến hoàn toàn tốt mà không cần const, trình biên dịch của bạn sẽ không thực thi mã đó và sẽ khó khăn hơn trong việc tối ưu hóa mã. Một số người thích trình biên dịch của họ không giúp họ. Tôi không hiểu những người đó, nhưng có rất nhiều người trong số họ.

Trong các ngôn ngữ chức năng, hầu hết mọi thứ đều có const, và có thể thay đổi là ngoại lệ hiếm, nếu nó được cho phép. Điều này có một số lợi thế, chẳng hạn như đồng thời dễ dàng hơn và lý luận dễ dàng hơn về trạng thái chia sẻ, nhưng sẽ có một số quen thuộc nếu bạn đến từ một ngôn ngữ có văn hóa đột biến. Nói cách khác, không muốn constlà vấn đề của mọi người, không phải là vấn đề kỹ thuật.

Tôi thấy những nhược điểm như:

• "Nhiễm độc const" là một vấn đề khi một tuyên bố của const có thể buộc một tuyên bố trước hoặc sau sử dụng const và điều đó có thể khiến các tuyên bố trước đây của nó sử dụng const, v.v. Và nếu nhiễm độc const chảy vào một lớp trong thư viện rằng bạn không có quyền kiểm soát, sau đó bạn có thể bị mắc kẹt ở một nơi tồi tệ.

• nó không phải là một sự đảm bảo tuyệt đối Thường có những trường hợp const chỉ bảo vệ tham chiếu, nhưng không thể bảo vệ các giá trị cơ bản vì lý do này hay lý do khác. Ngay cả trong C, có những trường hợp không thể thực hiện được, điều này làm suy yếu lời hứa mà const cung cấp.

• nói chung, tình cảm của ngành công nghiệp dường như đang tránh xa các đảm bảo thời gian biên dịch mạnh mẽ, tuy nhiên rất nhiều sự thoải mái họ có thể mang lại cho bạn và tôi. Vì vậy, vào buổi chiều, tôi dành 66% cơ sở mã của mình vì bị đầu độc, một số Python anh ấy đã tìm ra 10 mô-đun Python hoàn toàn khả thi, được thiết kế tốt, được kiểm tra tốt, đầy đủ chức năng. Và anh ta thậm chí không hack khi anh ta làm điều đó.

Vì vậy, có lẽ câu hỏi là, tại sao lại mang đến một tính năng có thể gây tranh cãi mà thậm chí một số chuyên gia còn mơ hồ khi bạn đang cố gắng áp dụng ngôn ngữ mới khó hiểu của mình?

EDIT: câu trả lời ngắn, một ngôn ngữ mới có một ngọn đồi dốc để leo lên để nhận con nuôi. Các nhà thiết kế thực sự cần phải suy nghĩ kỹ về những tính năng cần thiết để có được sự chấp nhận. Lấy đi, ví dụ. Google đã loại bỏ một cách tàn nhẫn một số trận chiến tôn giáo sâu sắc nhất bằng cách đưa ra một số lựa chọn thiết kế theo phong cách Conan-the-Barbary, và tôi thực sự nghĩ rằng ngôn ngữ này tốt hơn cho nó, từ những gì tôi đã thấy.

Có một số vấn đề triết học trong việc thêm constvào một ngôn ngữ. Nếu bạn khai báo constvới một lớp, điều đó có nghĩa là lớp đó không thể thay đổi. Nhưng một lớp là một tập hợp các biến được kết hợp với các phương thức (hoặc bộ biến đổi). Chúng ta đạt được sự trừu tượng bằng cách ẩn trạng thái của một lớp đằng sau một tập các phương thức. Nếu một lớp được thiết kế để ẩn trạng thái, thì bạn cần các trình biến đổi để thay đổi trạng thái đó từ bên ngoài và sau đó nó không constcòn nữa. Vì vậy, chỉ có thể khai báo constcho các lớp là bất biến. Vì vậy, constdường như chỉ có thể trong các tình huống trong đó các lớp (hoặc các loại bạn muốn khai báo const) là tầm thường ...

Vậy chúng ta có cần constkhông? Tôi không nghĩ vậy. Tôi nghĩ rằng bạn có thể dễ dàng làm mà không cần constnếu bạn có một thiết kế tốt. Bạn cần dữ liệu nào và ở đâu, phương thức nào là phương thức dữ liệu và dữ liệu trừu tượng nào bạn cần cho I / O, mạng, xem, v.v. Sau đó, bạn tự nhiên phân tách các mô-đun và lớp phát sinh liên quan đến trạng thái và bạn có phương thức và các lớp bất biến không cần nhà nước.

Tôi nghĩ rằng hầu hết các vấn đề phát sinh với dữ liệu lớn - các đối tượng có thể lưu, biến đổi và tự vẽ và sau đó bạn muốn chuyển nó sang trình kết xuất chẳng hạn. Vì vậy, bạn không thể sao chép nội dung của dữ liệu, vì nó quá đắt đối với một đối tượng dữ liệu lớn. Nhưng bạn cũng không muốn nó thay đổi, vì vậy bạn cần một cái gì đó như constbạn nghĩ. Hãy để trình biên dịch tìm ra lỗi thiết kế của bạn. Tuy nhiên, nếu bạn phân tách các đối tượng đó chỉ trong một đối tượng dữ liệu bất biến và triển khai các phương thức trong mô đun chịu trách nhiệm, bạn có thể chuyển xung quanh (chỉ) con trỏ và thực hiện những điều bạn muốn làm với dữ liệu trong khi vẫn đảm bảo tính bất biến.

Tôi biết rằng trong C ++ có thể khai báo một số phương thức constvà không khai báo trên các phương thức khác, vì chúng là các trình biến đổi. Và sau đó một thời gian sau bạn cần một bộ đệm và sau đó một getter sẽ biến đổi một đối tượng (vì nó lười tải) và nó không constcòn nữa. Nhưng đó là toàn bộ quan điểm của sự trừu tượng này phải không? Bạn không biết trạng thái nào bị đột biến với mỗi cuộc gọi.