Почему знак минус «-», как правило, не перегружается так же, как знак плюс?

Знак плюс +используется для сложения и конкатенации строк, но его компаньон: знак минус -, как правило, не виден для обрезки строк или какого-либо другого случая, кроме вычитания. В чем может быть причина или ограничения для этого?

Рассмотрим следующий пример в JavaScript:

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

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

Короче говоря, нет никаких особенно полезных операций, подобных вычитанию, над строками, с которыми люди хотели бы написать алгоритмы.

+Оператора как правило , обозначает операцию аддитивного моноида , то есть ассоциативная операция с единицей:

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

Имеет смысл использовать этот оператор для таких вещей, как сложение целых чисел, конкатенация строк и объединение множеств, поскольку все они имеют одинаковую алгебраическую структуру:

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

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

И мы можем использовать его для написания удобных алгоритмов, таких как concatфункция, которая работает с последовательностью любых «конкатенируемых» вещей, например:

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

Когда происходит вычитание -, вы обычно говорите о структуре группы , которая добавляет обратный -A для каждого элемента A, так что:

• A + −A = −A + A = 0

И хотя это имеет смысл для таких вещей, как целочисленное и вычитание с плавающей точкой, или даже для разности множеств, это не имеет особого смысла для строк и списков. Что является обратным "foo"?

Существует структура, называемая отменяющим моноидом , которая не имеет инверсий, но имеет свойство отмены , так что:

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

Это структура, которую вы описываете, где "ab" - "b" == "a", но "ab" - "c"не определены. Просто у нас не так много полезных алгоритмов, которые используют эту структуру. Я предполагаю, что если вы думаете о конкатенации как о сериализации, то вычитание может быть использовано для какого-то анализа.

Потому что конкатенация любых двух допустимых строк всегда является допустимой операцией, но обратное неверно.

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

Что a - bздесь должно быть? Там действительно нет хорошего способа ответить на этот вопрос, потому что сам вопрос не является действительным.

Потому что -оператору для манипулирования строками не хватает «семантической сплоченности». Операторы должны быть перегружены, только когда абсолютно ясно, что перегрузка делает со своими операндами, а вычитание строки не соответствует этой полосе.

Следовательно, вызовы методов предпочтительнее:

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

В языке C # мы используем +для конкатенации строк, потому что форма

var result = string1 + string2 + string3;

вместо

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

это удобно и, возможно, легче читать, даже если вызов функции, вероятно, более «правильный» с семантической точки зрения.

+Оператор может действительно означать только одну вещь в этом контексте. Это не верно как для -, так как понятия вычитая строки неоднозначен (вызов функции Replace(source, oldValue, newValue)с ""как newValueпараметр снимает все сомнения, и эта функция может быть использована для изменения подстроки, а не просто удалить их).

Проблема, конечно, состоит в том, что перегрузка оператора зависит от типов, передаваемых оператору, и если вы передадите строку, где должно быть число, вы можете получить результат, который вы не ожидали. Кроме того, для многих конкатенаций (т. Е. В цикле) StringBuilderпредпочтительным является объект, поскольку при каждом использовании +создается новая строка, и производительность может пострадать. Таким образом, +оператор даже не подходит во всех контекстах.

Существуют перегрузки операторов, которые имеют лучшую семантическую связность, чем +оператор для конкатенации строк. Вот тот, который добавляет два комплексных числа:

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

Groovy язык действительно позволяет -:

println('ABC'-'B')

возвращает:

AC

А также:

println( 'Hello' - 'World' )

возвращает:

Hello

А также:

println('ABABABABAB' - 'B')

возвращает:

AABABABAB

Знак плюса, вероятно, контекстуально имеет смысл в большем количестве случаев, но контрпример (возможно, исключение, которое подтверждает правило) в Python - это объект set, который предусматривает, -но не обеспечивает +:

>>> 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'

Не имеет смысла использовать +знак, потому что намерение может быть неоднозначным - означает ли это установить пересечение или объединение? Вместо этого он использует |для объединения и &для пересечения:

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

« -» используется в некоторых составных словах (например, «на месте») для объединения разных частей в одно и то же слово. Почему мы не используем " -" для объединения различных строк в языках программирования? Я думаю, что это будет иметь смысл! К черту эту +ерунду!

Однако, давайте попробуем взглянуть на это немного более абстрактно.

Как бы вы определили строковую алгебру? Какие операции вы бы провели, и какие законы для них? Какими будут их отношения?

Помните, что не может быть никакой двусмысленности! Каждый возможный случай должен быть четко определен, даже если это означает, что это невозможно сделать! Чем меньше ваша алгебра, тем легче это сделать.

Например, что на самом деле означает сложение или вычитание двух строк?

Если вы добавите две строки (например, let a = "aa"и b = "bb"), вы получите aabbв результате a + b?

Как насчет b + a? Это будет bbaa? Почему нет aabb? Что произойдет, если вы вычтете aaрезультат своего сложения? Будет ли в вашей строке понятие отрицательного количества aa?

Теперь вернитесь к началу этого ответа и подставьте spaceshuttleвместо строки. Чтобы обобщить, почему любая операция определена или не определена для любого типа?

Я пытаюсь подчеркнуть, что ничто не мешает вам создать алгебру для чего-либо. Может быть трудно найти значимые операции или даже полезные операции для этого.

Для строк конкатенация является практически единственным разумным вариантом, с которым я когда-либо сталкивался. Не имеет значения, какой символ используется для представления операции.