Tại sao không có toán tử nguồn trong Java / C ++?

Trong khi có toán tử như vậy - **trong Python, tôi đã tự hỏi tại sao Java và C ++ không có cái đó.

Thật dễ dàng để tạo một lớp cho các lớp bạn định nghĩa trong C ++ với quá tải toán tử (và tôi tin điều đó cũng có thể có trong Java), nhưng khi nói về các kiểu nguyên thủy như int, double, v.v., bạn sẽ phải sử dụng thư viện chức năng như Math.power(và thường phải đúc cả hai để tăng gấp đôi).

Vậy - tại sao không định nghĩa một toán tử như vậy cho các kiểu nguyên thủy?

Nói chung, các toán tử nguyên thủy trong C (và bởi phần mở rộng C ++) được thiết kế để có thể thực hiện được bằng phần cứng đơn giản trong khoảng một lệnh. Một cái gì đó như lũy thừa thường yêu cầu hỗ trợ phần mềm; vì vậy nó không có ở đó theo mặc định.

Ngoài ra, nó được cung cấp bởi thư viện tiêu chuẩn của ngôn ngữ ở dạng std::pow.

Cuối cùng, làm điều này cho các kiểu dữ liệu số nguyên sẽ không có nhiều ý nghĩa, bởi vì hầu hết các giá trị nhỏ cho phép lũy thừa thổi ra phạm vi cần thiết cho int, lên tới 65.535. Chắc chắn, bạn có thể làm điều này cho đôi và nổi nhưng không phải ints, nhưng tại sao làm cho ngôn ngữ không nhất quán cho một tính năng hiếm khi được sử dụng?

Câu hỏi này có thể trả lời được cho C ++: Stroustrup, "Thiết kế và tiến hóa của C ++" thảo luận về vấn đề này trong phần 11.6.1, trang 247-250.

Có sự phản đối chung để thêm một toán tử mới. Nó sẽ thêm vào bảng ưu tiên đã quá phức tạp. Các thành viên của nhóm làm việc nghĩ rằng nó sẽ chỉ mang lại sự thuận tiện nhỏ khi có chức năng và đôi khi họ muốn có thể thay thế chức năng của mình.

Không có ứng cử viên tốt cho một nhà điều hành. ^là độc quyền-hoặc, và ^^sự nhầm lẫn mời vì mối quan hệ giữa &và |và &&và ||. !là không phù hợp vì sẽ có xu hướng tự nhiên là viết !=theo cấp số nhân của một giá trị hiện có, và điều đó đã được thực hiện. Điều tốt nhất có thể có được *^, mà dường như không ai thực sự thích.

Stroustrup đã xem xét **lại, nhưng nó đã có một ý nghĩa trong C: a**plà alần bất cứ điều gì ptrỏ đến và char ** c;tuyên bố clà một con trỏ tới con trỏ tới char. Giới thiệu **dưới dạng mã thông báo có nghĩa là "khai báo một con trỏ tới con trỏ tới", "nhân với những gì điều tiếp theo trỏ đến" (nếu đó là một con trỏ) hoặc "lũy thừa" (nếu theo sau là một số) gây ra các vấn đề ưu tiên. a/b**psẽ phải phân tích cú pháp như a/(b**p)thể p là một số, nhưng (a/b) * *pnếu p là một con trỏ, thì điều này sẽ phải được giải quyết trong trình phân tích cú pháp.

Nói cách khác, điều đó là có thể, nhưng nó sẽ làm phức tạp bảng ưu tiên và trình phân tích cú pháp, và cả hai đều quá phức tạp.

Tôi không biết câu chuyện về Java; tất cả những gì tôi có thể làm sẽ là suy đoán. Đối với C, nơi nó bắt đầu, tất cả các toán tử C đều dễ dàng được dịch thành mã lắp ráp, một phần để đơn giản hóa trình biên dịch và một phần để tránh ẩn chức năng tiêu tốn thời gian trong các toán tử đơn giản (thực tế là các toán tử operator+()khác có thể che giấu sự phức tạp và hiệu năng rất lớn là một của những khiếu nại sớm về C ++).

Tôi nghi ngờ đó là bởi vì mọi nhà khai thác bạn giới thiệu làm tăng sự phức tạp của ngôn ngữ. Do đó, rào cản gia nhập rất cao. Tôi thấy mình sử dụng lũy ​​thừa rất, rất hiếm khi - và tôi rất vui khi sử dụng một cuộc gọi phương thức để làm như vậy.

Các nhà thiết kế thư viện lõi và ngôn ngữ Java đã quyết định giao hầu hết các hoạt động toán học cho lớp Toán . Xem Math.pow () .

Tại sao? Tính linh hoạt để ưu tiên hiệu suất hơn độ chính xác bit-bit. Nó sẽ đi ngược lại với phần còn lại của thông số ngôn ngữ để nói rằng hành vi của các toán tử tích hợp có thể thay đổi từ nền tảng này sang nền tảng khác, trong khi lớp Math đặc biệt nói rằng hành vi có khả năng hy sinh độ chính xác cho hiệu suất, vì vậy người mua hãy cẩn thận:

Không giống như một số phương thức số của lớp StrictMath , tất cả các cài đặt của các hàm tương đương của lớp Toán không được xác định để trả về các kết quả tương tự bit-bit-bit. Sự thư giãn này cho phép thực hiện tốt hơn khi không yêu cầu tái sản xuất nghiêm ngặt.

Mở rộng lũy ​​thừa là một phần của Fortran ngay từ đầu vì nó được nhắm thẳng vào chương trình khoa học. Các kỹ sư và nhà vật lý sử dụng nó thường xuyên trong các mô phỏng, bởi vì các mối quan hệ pháp luật sức mạnh là phổ biến trong vật lý.

Python cũng có sự hiện diện mạnh mẽ trong điện toán khoa học (ví dụ NumPy và SciPy). Điều đó, cùng với toán tử lũy thừa của nó, cho thấy rằng nó cũng nhằm mục đích lập trình khoa học.

C, Java và C # có nguồn gốc từ lập trình hệ thống. Có lẽ đó là một ảnh hưởng giúp loại bỏ lũy thừa ra khỏi nhóm các nhà khai thác được hỗ trợ.

Chỉ là một lý thuyết.

C chỉ xác định toán tử cho các phép toán số học phổ biến có thể truy cập được với ALU. Mục đích chính của nó là tạo ra một giao diện dễ đọc với mã hội.

C ++ không thay đổi bất kỳ hành vi vận hành nào bởi vì, nó muốn tất cả các cơ sở mã được viết bằng C phải tuân thủ.

Java cũng làm như vậy vì nó không muốn đe dọa các lập trình viên C ++ hiện có.

Vâng, bởi vì mọi nhà khai thác sẽ có ý nghĩa cho một sức mạnh đã được sử dụng. ^ là XOR và ** định nghĩa một con trỏ tới một con trỏ. Vì vậy, thay vào đó họ chỉ có một chức năng làm điều tương tự. (như pow ())

Thực tế là, toán tử số học chỉ là các phím tắt của hàm. (Gần như) Mọi thứ bạn làm với chúng đều có thể được thực hiện với một hàm. Thí dụ:

c = a + b;
// equals
c.set(a.add(b));
// or as free functions
set(c, add(a,b));

Nó chỉ dài dòng hơn, vì vậy tôi thấy không có gì sai khi sử dụng các hàm để thực hiện 'sức mạnh của'.

Phép cộng / phép trừ / phủ định và phép nhân / phép chia là các toán tử cơ bản. Nếu bạn định tạo ra một nhà điều hành, bạn sẽ dừng ở đâu? Toán tử căn bậc hai? Toán tử gốc N? Toán tử logarit?

Tôi không thể nói cho những người sáng tạo của họ, nhưng tôi có thể nói rằng tôi nghĩ nó trở nên khó sử dụng và không trực giao khi có các toán tử như vậy trong ngôn ngữ. Số lượng ký tự không phải là số-alpha / khoảng trắng còn lại trên bàn phím khá hạn chế. Vì nó là lạ, có một toán tử mô đun trong C ++.