Dlaczego znak minus „-” zasadniczo nie jest przeciążony w taki sam sposób, jak znak plus?

Znak plus +służy do dodawania i konkatenacji łańcuchów, ale jego towarzysz: znak minus -, na ogół nie jest widoczny do przycinania łańcuchów lub w innych przypadkach innych niż odejmowanie. Jaki może być tego powód lub ograniczenia?

Rozważ następujący przykład w JavaScript:

var a = "abcdefg";
var b = "efg";

a-b == NaN
// but
a+b == "abcdefgefg"

Krótko mówiąc, nie ma żadnych szczególnie użytecznych operacji odejmujących na łańcuchach, z którymi ludzie chcieliby pisać algorytmy.

+Operator zwykle oznacza operację addytywnej monoid , czyli asocjacyjna współpracy z elementem tożsamości:

• A + (B + C) = (A + B) + C
• A + 0 = 0 + A = A

Sensowne jest używanie tego operatora do takich rzeczy, jak dodawanie liczb całkowitych, łączenie łańcuchów i ustawianie unii, ponieważ wszystkie one mają tę samą strukturę algebraiczną:

1 + (2 + 3) == (1 + 2) + 3
1 + 0 == 0 + 1 == 1

"a" + ("b" + "c") == ("a" + "b") + "c"
"a" + "" == "" + "a" == "a"

I możemy go użyć do napisania przydatnych algorytmów, takich jak concatfunkcja, która działa na sekwencji dowolnych „ możliwych do połączenia” rzeczy, np .:

def concat(sequence):
    return sequence.reduce(+, 0)

Kiedy w grę -wchodzi odejmowanie , zwykle mówisz o strukturze grupy , która dodaje odwrotne −A dla każdego elementu A, tak że:

• A + −A = −A + A = 0

I chociaż ma to sens w przypadku odejmowania liczb całkowitych i zmiennoprzecinkowych, a nawet ustawiania różnicy, nie ma to większego sensu dla ciągów i list. Jaka jest odwrotność "foo"?

Istnieje struktura zwana monoidem eliminującym , która nie ma odwrotności, ale ma właściwość anulowania , dzięki czemu:

• A - A = 0
• A - 0 = A
• (A + B) - B = A

Jest to struktura, którą opisujesz, gdzie "ab" - "b" == "a", ale "ab" - "c"nie jest zdefiniowana. Po prostu nie mamy wielu przydatnych algorytmów, które wykorzystują tę strukturę. Myślę, że jeśli traktujesz konkatenację jako serializację, to można zastosować odejmowanie do pewnego rodzaju analizy.

Ponieważ łączenie dowolnych dwóch poprawnych ciągów jest zawsze prawidłową operacją, ale odwrotność nie jest prawdą.

var a = "Hello";
var b = "World";

Co powinno a - btu być? Naprawdę nie ma dobrego sposobu na udzielenie odpowiedzi na to pytanie, ponieważ samo pytanie jest nieprawidłowe.

Ponieważ -operator manipulacji ciągami nie ma wystarczającej „spójności semantycznej”. Operatory powinny być przeciążane tylko wtedy, gdy jest absolutnie jasne, co przeciążenie robi z operandami, a odejmowanie łańcucha nie spełnia tego paska.

W związku z tym preferowane są wywołania metod:

public string Remove(string source, string toRemove)
public string Replace(string source, string oldValue, string newValue)

W języku C # używamy +do konkatenacji ciągów, ponieważ forma

var result = string1 + string2 + string3;

zamiast

var result = string.Concat(string1, string2, string3);

jest wygodny i prawdopodobnie łatwiejszy do odczytania, mimo że wywołanie funkcji jest prawdopodobnie bardziej „poprawne” z semantycznego punktu widzenia.

W +tym kontekście operator może naprawdę oznaczać tylko jedną rzecz. To nie jest prawdziwe dla -, ponieważ pojęcie odjęcia strun jest niejednoznaczna (wywołanie funkcji Replace(source, oldValue, newValue)z ""jako newValueparametr usuwa wszelkie wątpliwości, a funkcja może być używana do zmiany podciągi, a nie tylko je usunąć).

Problem polega oczywiście na tym, że przeciążenie operatora zależy od typów przekazywanych do operatora, a jeśli przekażesz ciąg znaków w miejscu, w którym powinna być liczba, możesz uzyskać wynik, którego się nie spodziewałeś. Ponadto w przypadku wielu konkatenacji (tj. W pętli) StringBuilderpreferowany jest obiekt, ponieważ każde użycie +tworzy nowy ciąg, co może pogorszyć wydajność. Więc +operator nie jest nawet odpowiedni we wszystkich kontekstach.

Istnieją przeciążenia operatora, które mają lepszą spójność semantyczną niż +operator do konkatenacji łańcucha. Oto jedna, która dodaje dwie liczby zespolone:

public static Complex operator +(Complex c1, Complex c2) 
{
    return new Complex(c1.real + c2.real, c1.imaginary + c2.imaginary);
}

Język Groovy pozwala -:

println('ABC'-'B')

zwroty:

AC

I:

println( 'Hello' - 'World' )

zwroty:

Hello

I:

println('ABABABABAB' - 'B')

zwroty:

AABABABAB

Znak plus prawdopodobnie kontekstowo ma sens w większej liczbie przypadków, ale kontrprzykładem (być może wyjątkiem potwierdzającym regułę) w Pythonie jest obiekt set, który zapewnia, -ale nie +:

>>> set('abc') - set('bcd')
set(['a'])
>>> set('abc') + set('bcd')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'set' and 'set'

Używanie +znaku nie ma sensu, ponieważ intencja może być niejednoznaczna - czy oznacza to ustawienie skrzyżowania czy zjednoczenia? Zamiast tego używa |do zjednoczenia i &skrzyżowania:

>>> set('abc') | set('bcd')
set(['a', 'c', 'b', 'd'])
>>> set('abc') & set('bcd')
set(['c', 'b'])

„ -” jest używany w niektórych słowach złożonych (na przykład „na miejscu”) do łączenia różnych części w to samo słowo. Dlaczego nie używamy „ -” do łączenia różnych ciągów znaków w językach programowania? Myślę, że to miałoby sens! Do diabła z tymi +bzdurami!

Spróbujmy jednak spojrzeć na to z nieco bardziej abstrakcyjnego punktu widzenia.

Jak zdefiniowałbyś algebrę łańcuchów? Jakie miałbyś operacje i jakie prawa by na nich obowiązywały? Jakie byłyby ich relacje?

Pamiętaj, że może nie być absolutnie żadnych dwuznaczności! Każdy możliwy przypadek musi być dobrze zdefiniowany, nawet jeśli oznacza to, że nie można tego zrobić! Im mniejsza jest algebra, tym łatwiej to zrobić.

Na przykład, co tak naprawdę oznacza dodawanie lub odejmowanie dwóch ciągów?

Jeśli dodasz dwa ciągi (na przykład let a = "aa"i b = "bb"), czy uzyskasz aabbwynik w wyniku a + b?

Jak o b + a? To by było bbaa? Dlaczego nie aabb? Co się stanie, jeśli odejmiesz aaod wyniku dodania? Czy twój łańcuch miałby pojęcie ujemnej ilości aa?

Teraz wróć do początku tej odpowiedzi i zamień spaceshuttlezamiast łańcucha. Uogólniając, dlaczego jakakolwiek operacja jest zdefiniowana lub nie zdefiniowana dla żadnego typu?

Chodzi mi o to, że nic nie stoi na przeszkodzie, aby stworzyć algebrę do czegokolwiek. Znalezienie znaczących operacji lub nawet przydatnych operacji może być trudne.

W przypadku łańcuchów łączenie jest właściwie jedynym sensownym, z jakim się zetknąłem. Nie ma znaczenia, jakiego symbolu użyto do przedstawienia operacji.