Tại sao không phải là BigInteger nguyên thủy

Question

Nếu bạn sử dụng BigInteger (hoặc BigDecimal) và muốn thực hiện số học trên chúng, bạn phải sử dụng các phương thức add hoặc subtract chẳng hạn. Này nghe có vẻ tốt cho đến khi bạn nhận ra rằng đây

i += d + p + y; 

sẽ được viết như thế này cho một BigInteger:

i = i.add(d.add(p.add(y))); 

Như bạn có thể nhìn thấy nó là một chút dễ dàng hơn để đọc dòng đầu tiên. Điều này có thể được giải quyết nếu Java cho phép quá tải nhà điều hành nhưng nó không, vì vậy điều này đặt ra câu hỏi:

Tại sao không phải là BigInteger loại nguyên thủy để tận dụng lợi thế của các toán tử giống như các kiểu nguyên thủy khác?

Answer 1

Đó là bởi vì BigInteger là không, trên thực tế, mọi thứ gần để trở thành nguyên thủy. Nó được thực hiện bằng cách sử dụng một mảng và một số trường bổ sung, và các hoạt động khác nhau bao gồm các hoạt động phức tạp. Ví dụ, đây là việc thực hiện add:

public BigInteger add(BigInteger val) { 
    if (val.signum == 0) 
     return this; 
    if (signum == 0) 
     return val; 
    if (val.signum == signum) 
     return new BigInteger(add(mag, val.mag), signum); 

    int cmp = compareMagnitude(val); 
    if (cmp == 0) 
     return ZERO; 
    int[] resultMag = (cmp > 0 ? subtract(mag, val.mag) 
         : subtract(val.mag, mag)); 
    resultMag = trustedStripLeadingZeroInts(resultMag); 

    return new BigInteger(resultMag, cmp == signum ? 1 : -1); 
} 

Primitives trong Java là loại mà thường được thực hiện trực tiếp bởi CPU của máy chủ. Ví dụ: mọi máy tính hiện đại đều có hướng dẫn bằng ngôn ngữ máy để thêm vào số nguyên. Do đó nó cũng có thể có mã byte rất đơn giản trong JVM.

Một loại phức tạp như BigInteger thường không thể được xử lý theo cách đó và không thể dịch thành mã byte đơn giản. Nó không thể là nguyên thủy.

---

Vì vậy, câu hỏi của bạn có thể là "Tại sao không có toán tử quá tải trong Java". Vâng, đó là một phần của triết lý ngôn ngữ.

---

Và tại sao không tạo ngoại lệ, như cho String? Bởi vì nó không chỉ là một nhà điều hành đó là ngoại lệ.Bạn cần tạo ngoại lệ cho các toán tử *, /, +, -, <<, ^ và cứ tiếp tục như vậy. Và bạn vẫn sẽ có một số hoạt động trong chính đối tượng đó (như pow không được đại diện bởi một toán tử trong Java), mà đối với các nguyên thủy được xử lý bởi các lớp đặc biệt (như Math).

Answer 2

int và boolean và char không nguyên thủy để bạn có thể tận dụng lợi thế của các nhà khai thác như + và /. Họ là nguyên thủy vì lý do lịch sử, lớn nhất trong số đó là hiệu suất.

Trong Java, nguyên thủy được định nghĩa là những thứ không phải là đối tượng chính thức. Tại sao tạo các cấu trúc bất thường này (và sau đó triển khai lại chúng dưới dạng đối tượng thích hợp, chẳng hạn như Integer, sau này)? Chủ yếu cho hiệu suất: hoạt động trên các đối tượng là (và) chậm hơn so với các hoạt động trên các kiểu nguyên thủy. (Như các câu trả lời khác đề cập đến, hỗ trợ phần cứng đã làm cho các hoạt động này nhanh hơn, nhưng tôi không đồng ý rằng hỗ trợ phần cứng là "tài sản thiết yếu" của nguyên thủy.)

Vì vậy một số loại đã được xử lý đặc biệt. và những người khác thì không. Hãy suy nghĩ về nó theo cách này: nếu ngay cả những người cực kỳ phổ biến String không phải là một loại nguyên thủy, tại sao BigInteger là?

Answer 3

Loại nguyên thủy thường là các loại lịch sử được xác định bởi kiến ​​trúc bộ vi xử lý. Đó là lý do tại sao byte là 8-bit, ngắn là 16-bit, int là 32-bit và dài là 64-bit. Có lẽ khi có nhiều kiến ​​trúc 128 bit hơn, một nguyên thủy bổ sung sẽ được tạo ... nhưng tôi không thể thấy có đủ ổ đĩa cho điều này ...

Answer 4

Về cơ bản, vì ý nghĩa phi chính thức của "nguyên thủy" là dữ liệu của nó có thể được xử lý trực tiếp với một đơn CPU instruction. Nói cách khác, chúng là nguyên thủy vì chúng phù hợp với từ 32 bit hoặc 64 bit, đó là kiến ​​trúc dữ liệu mà CPU của bạn làm việc với, vì vậy chúng có thể được lưu trữ một cách rõ ràng trong registers.

Và do đó CPU của bạn có thể làm cho các hoạt động sau:

ADD REGISTER_3 REGISTER_2 REGISTER_1  ;;; REGISTER_3 = REGISTER_1 + REGISTER_2 

Một BigInteger mà có thể chiếm một số lượng tùy ý lớn của bộ nhớ không thể được lưu trữ trong một REGISTER đơn và sẽ cần phải thực hiện nhiều hướng dẫn để thực hiện một khoản tiền đơn giản.

Đây là lý do tại sao chúng không thể là một kiểu nguyên thủy, và bây giờ chúng thực sự là đối tượng với phương thức và trường, cấu trúc phức tạp hơn nhiều so với các kiểu nguyên thủy đơn giản.

Lưu ý: Lý do tôi gọi đây là không chính thức là vì cuối cùng các nhà thiết kế Java có thể xác định "loại nguyên thủy Java" như bất kỳ thứ gì họ muốn, họ sở hữu từ đó, tuy nhiên điều này là mơ hồ khi sử dụng đồng ý từ đó.

Answer 5

Đó là vì các loại nguyên thủy có giới hạn kích thước. Ví dụ int là 32 bit và dài là 64 bit. Vì vậy, nếu bạn tạo một biến kiểu int thì JVM phân bổ 32 bit bộ nhớ trên ngăn xếp cho nó. Nhưng đối với BigInteger, nó "về mặt lý thuyết" không có giới hạn kích thước. Có nghĩa là nó có thể phát triển tùy ý về kích thước. Bởi vì điều này, không có cách nào để biết kích thước của nó và phân bổ một khối bộ nhớ cố định trên stack cho nó. Do đó nó được cấp phát trên heap nơi JVM luôn có thể tăng kích thước nếu cần thiết.