为什么Java不提供运算符重载?

有很多帖子抱怨操作员超载。

我觉得我必须澄清“操作符重载”的概念，为这个概念提供另一种观点。

代码混淆?

这个论点是谬论。

混淆在所有语言中都是可能的……

在C或Java中，通过函数/方法混淆代码很容易，就像在c++中通过操作符重载一样:

// C++
T operator + (const T & a, const T & b) // add ?
{
   T c ;
   c.value = a.value - b.value ; // subtract !!!
   return c ;
}

// Java
static T add (T a, T b) // add ?
{
   T c = new T() ;
   c.value = a.value - b.value ; // subtract !!!
   return c ;
}

/* C */
T add (T a, T b) /* add ? */
{
   T c ;
   c.value = a.value - b.value ; /* subtract !!! */
   return c ;
}

.．.甚至在Java的标准接口中

再举一个例子，让我们看看Java中的Cloneable接口:

您应该克隆实现此接口的对象。但你可以撒谎。并创建一个不同的对象。事实上，这个接口非常弱，你可以返回另一种类型的对象，只是为了好玩:

class MySincereHandShake implements Cloneable
{
    public Object clone()
    {
       return new MyVengefulKickInYourHead() ;
    }
}

由于克隆接口可能会被滥用/混淆，是否应该以c++操作符重载应该被禁止的同样理由禁止它?

我们可以重载MyComplexNumber类的toString()方法，让它返回一天中经过字符串化的时间。toString()重载也应该被禁止吗?我们可以破坏MyComplexNumber。等于让它返回一个随机值，修改操作数…等等，等等。

在Java中，就像在c++或其他语言中一样，程序员在编写代码时必须尊重最低限度的语义。这意味着实现一个add函数进行添加，一个Cloneable实现方法进行克隆，以及一个++操作符进行递增。

到底什么是混淆?

现在我们知道，即使通过原始的Java方法，代码也可以被破坏，我们可以问问自己，在c++中操作符重载的真正用途是什么?

清晰自然的符号:方法vs.操作符重载?

我们将在下面比较不同情况下，Java和c++中的“相同”代码，以了解哪种编码风格更清晰。

自然的比较:

// C++ comparison for built-ins and user-defined types
bool    isEqual          = A == B ;
bool    isNotEqual       = A != B ;
bool    isLesser         = A <  B ;
bool    isLesserOrEqual  = A <= B ;

// Java comparison for user-defined types
boolean isEqual          = A.equals(B) ;
boolean isNotEqual       = ! A.equals(B) ;
boolean isLesser         = A.comparesTo(B) < 0 ;
boolean isLesserOrEqual  = A.comparesTo(B) <= 0 ;

请注意，A和B可以是c++中的任何类型，只要提供了操作符重载。在Java中，当A和B不是原语时，代码会变得非常混乱，即使是类似原语的对象(BigInteger等)……

自然数组/容器访问器和下标:

// C++ container accessors, more natural
value        = myArray[25] ;         // subscript operator
value        = myVector[25] ;        // subscript operator
value        = myString[25] ;        // subscript operator
value        = myMap["25"] ;         // subscript operator
myArray[25]  = value ;               // subscript operator
myVector[25] = value ;               // subscript operator
myString[25] = value ;               // subscript operator
myMap["25"]  = value ;               // subscript operator

// Java container accessors, each one has its special notation
value        = myArray[25] ;         // subscript operator
value        = myVector.get(25) ;    // method get
value        = myString.charAt(25) ; // method charAt
value        = myMap.get("25") ;     // method get
myArray[25]  = value ;               // subscript operator
myVector.set(25, value) ;            // method set
myMap.put("25", value) ;             // method put

在Java中，我们看到每个容器做同样的事情(通过索引或标识符访问它的内容)，我们有不同的方法来做，这是令人困惑的。

在c++中，由于操作符重载，每个容器都使用相同的方式访问其内容。

自然高级类型操作

下面的例子使用了一个Matrix对象，使用谷歌上找到的“Java Matrix对象”和“c++ Matrix对象”的第一个链接:

// C++ YMatrix matrix implementation on CodeProject
// http://www.codeproject.com/KB/architecture/ymatrix.aspx
// A, B, C, D, E, F are Matrix objects;
E =  A * (B / 2) ;
E += (A - B) * (C + D) ;
F =  E ;                  // deep copy of the matrix

// Java JAMA matrix implementation (seriously...)
// http://math.nist.gov/javanumerics/jama/doc/
// A, B, C, D, E, F are Matrix objects;
E = A.times(B.times(0.5)) ;
E.plusEquals(A.minus(B).times(C.plus(D))) ;
F = E.copy() ;            // deep copy of the matrix

这并不局限于矩阵。Java中的BigInteger和BigDecimal类也有同样令人困惑的冗长之处，而c++中的BigInteger和BigDecimal类就像内置类型一样清晰。

自然的迭代器:

// C++ Random Access iterators
++it ;                  // move to the next item
--it ;                  // move to the previous item
it += 5 ;               // move to the next 5th item (random access)
value = *it ;           // gets the value of the current item
*it = 3.1415 ;          // sets the value 3.1415 to the current item
(*it).foo() ;           // call method foo() of the current item

// Java ListIterator<E> "bi-directional" iterators
value = it.next() ;     // move to the next item & return the value
value = it.previous() ; // move to the previous item & return the value
it.set(3.1415) ;        // sets the value 3.1415 to the current item

自然的仿函数:

// C++ Functors
myFunctorObject("Hello World", 42) ;

// Java Functors ???
myFunctorObject.execute("Hello World", 42) ;

文本连接:

// C++ stream handling (with the << operator)
                    stringStream   << "Hello " << 25 << " World" ;
                    fileStream     << "Hello " << 25 << " World" ;
                    outputStream   << "Hello " << 25 << " World" ;
                    networkStream  << "Hello " << 25 << " World" ;
anythingThatOverloadsShiftOperator << "Hello " << 25 << " World" ;

// Java concatenation
myStringBuffer.append("Hello ").append(25).append(" World") ;

好的，在Java中，你可以使用MyString = "Hello " + 25 + " World";太……但是，等一下:这是操作符重载，不是吗?这不是作弊吗??

:-D

泛型代码?

相同的泛型代码修改操作数应该可用于内置/原语(在Java中没有接口)、标准对象(不可能有正确的接口)和用户定义对象。

例如，计算任意类型的两个值的平均值:

// C++ primitive/advanced types
template<typename T>
T getAverage(const T & p_lhs, const T & p_rhs)
{
   return (p_lhs + p_rhs) / 2 ;
}

int     intValue     = getAverage(25, 42) ;
double  doubleValue  = getAverage(25.25, 42.42) ;
complex complexValue = getAverage(cA, cB) ; // cA, cB are complex
Matrix  matrixValue  = getAverage(mA, mB) ; // mA, mB are Matrix

// Java primitive/advanced types
// It won't really work in Java, even with generics. Sorry.

讨论操作符重载

现在我们已经看到了使用操作符重载的c++代码与使用Java的相同代码之间的公平比较，现在我们可以将“操作符重载”作为一个概念来讨论。

运算符重载早在计算机出现之前就存在了

即使在计算机科学之外，也存在操作符重载:例如，在数学中，像+、-、*等操作符是重载的。

事实上，+、-、*等的意义取决于操作数的类型(数字、向量、量子波函数、矩阵等)。

作为科学课程的一部分，我们大多数人都学习了操作符的多种含义，这取决于操作数的类型。那我们是不是觉得很困惑呢?

操作符重载取决于它的操作数

这是操作符重载中最重要的部分:就像在数学或物理中一样，操作取决于其操作数的类型。

所以，知道操作数的类型，你就会知道操作的效果。

甚至C和Java也有(硬编码的)操作符重载

在C语言中，操作符的实际行为将根据其操作数而改变。例如，两个整数相加不同于两个双精度数相加，甚至一个整数和一个双精度数相加。甚至还有整个指针算术域(在没有强制转换的情况下，您可以向指针添加一个整数，但不能添加两个指针……)

在Java中，没有指针算术，但有人仍然发现没有+操作符的字符串连接将是荒谬的，足以证明“操作符重载是邪恶的”信条中的异常。

只是你，作为一个C(历史原因)或Java(个人原因，见下文)编码器，你不能提供你自己的。

在c++中，操作符重载是不可选的…

在c++中，内置类型的操作符重载是不可能的(这是一件好事)，但是用户定义类型可以有用户定义的操作符重载。

如前所述，与Java相反，在c++中，与内置类型相比，用户类型不被认为是语言的二等公民。因此，如果内置类型具有操作符，那么用户类型也应该能够具有操作符。

事实是，就像toString()， clone()， equals()方法是为Java(即准标准)，c++操作符重载是c++的重要组成部分，它变得像原始的C操作符或前面提到的Java方法一样自然。

与模板编程相结合，操作符重载成为众所周知的设计模式。事实上，在STL中，如果不使用重载操作符，以及为自己的类重载操作符，就不能走得很远。

.．.但它不应被滥用

操作符重载应尽量尊重操作符的语义。不要在+运算符中使用减法(就像“不要在add函数中使用减法”，或者“在克隆方法中返回废话”一样)。

强制转换重载可能非常危险，因为它们可能导致歧义。所以它们应该被保留在明确定义的情况下。至于&&和||，除非你真的知道你在做什么，否则永远不要重载它们，因为你会失去本机操作符&&和||所享受的短路计算。

所以…好吧……那么为什么在Java中不可能呢?

因为詹姆斯·高斯林说过:

我没有使用操作符重载，这是我个人的选择，因为我见过太多的人在c++中滥用它。詹姆斯·高斯林。来源:http://www.gotw.ca/publications/c_family_interview.htm

请将上面Gosling的文本与下面Stroustrup的文本进行比较:

许多c++设计决策都源于我不喜欢强迫人们以某种特定的方式做事[…]通常，我很想取缔我个人不喜欢的功能，但我克制自己不这么做，因为我认为我没有权利把自己的观点强加给别人。内定。来源:c++的设计和发展(1.3通用背景)

操作符重载对Java有利吗?

一些对象将从操作符重载中获益良多(具体或数值类型，如BigDecimal、复数、矩阵、容器、迭代器、比较器、解析器等)。

在c++中，由于Stroustrup的谦逊，您可以从这个好处中获益。在爪哇，你被Gosling的个人选择搞砸了。

它能被添加到Java中吗?

现在不在Java中添加操作符重载的原因可能是内部政治、对特性的过敏、对开发人员的不信任(你知道，那些破坏者似乎一直困扰着Java团队……)、与以前的jvm的兼容性、编写正确规范的时间等等。

所以不要屏住呼吸等待这个功能…

但是他们是用c#做的!!

是的…

虽然这不是两种语言之间的唯一区别，但这一点总是让我很开心。

显然，c#的人，他们的“每个原语都是一个结构体，而结构体派生于对象”，在第一次尝试时就得到了正确的答案。

他们用其他语言也这么做!!

尽管所有的FUD都反对使用已定义的操作符重载，但以下语言支持它:Kotlin, Scala, Dart, Python, f#， c#， D, Algol 68, Smalltalk, Groovy, Raku(以前是Perl 6)， c++， Ruby, Haskell, MATLAB, Eiffel, Lua, Clojure, Fortran 90, Swift, Ada, Delphi 2005…

如此多的语言，有如此多不同的(有时是相反的)哲学，但他们都同意这一点。

发人深思……

2008-10-12 00:20:32

Groovy具有操作符重载，并且运行在JVM中。如果您不介意性能损失(每天都在减小)。它是基于方法名自动生成的。例如，'+'调用'plus(参数)'方法。

2008-09-16 22:24:52

假设Java是实现语言，那么a、b和c都是对初始值为null的Complex类型的引用。还假设Complex是不可变的，就像前面提到的BigInteger和类似的不可变BigDecimal一样，我想你是指下面的意思，因为你将引用赋值给从添加b和c返回的Complex，而不是将这个引用与a进行比较。

不是: 复合物a, b, c;A = b + c; 简单得多: 复合物a, b, c;A = b.add(c);

2008-09-16 22:12:42

从技术上讲，每一种编程语言都有运算符重载，可以处理不同类型的数字，例如整数和实数。解释:术语重载意味着一个函数有多个实现。在大多数编程语言中，为运算符+提供了不同的实现，一个用于整数，一个用于实数，这被称为运算符重载。

Now, many people find it strange that Java has operator overloading for the operator + for adding strings together, and from a mathematical standpoint this would be strange indeed, but seen from a programming language's developer's standpoint, there is nothing wrong with adding builtin operator overloading for the operator + for other classes e.g. String. However, most people agree that once you add builtin overloading for + for String, then it is generally a good idea to provide this functionality for the developer as well.

我完全不同意操作符重载会混淆代码的谬论，因为这是由开发人员决定的。这是naïve的想法，老实说，它已经过时了。

+1用于在Java 8中添加操作符重载。

2011-11-24 02:05:37

Java设计人员认为操作符重载带来的麻烦大于它的价值。就这么简单。

在一种每个对象变量实际上都是引用的语言中，运算符重载具有相当不合逻辑的额外危险——至少对c++程序员是这样。比较c#的==操作符重载和Object的情况。等号和对象。ReferenceEquals(或其他名称)。

2008-09-16 22:11:51