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java - 为什么 compareTo 返回一个整数

coder 2023-05-18 原文

我最近在 SO 聊天中看到了一个讨论，但没有明确的结论，所以我最终在那里问了。

这是出于历史原因还是与其他语言的一致性？查看各种语言的compareTo的签名时，返回一个int。

为什么它不返回枚举。例如在 C# 中我们可以这样做:

enum CompareResult {LessThan, Equals, GreaterThan};

和:

public CompareResult CompareTo(Employee other) {
    if (this.Salary < other.Salary) {
         return CompareResult.LessThan;
    }
    if (this.Salary == other.Salary){
        return CompareResult.Equals;
    }
    return CompareResult.GreaterThan;
}

在 Java 中，枚举是在这个概念之后引入的(我不记得关于 C#)，但它可以通过一个额外的类来解决，例如:

public final class CompareResult {
    public static final CompareResult LESS_THAN = new Compare();
    public static final CompareResult EQUALS = new Compare();
    public static final CompareResult GREATER_THAN = new Compare();

    private CompareResult() {}
}

和

interface Comparable<T> {
    Compare compareTo(T obj);
}

我问这个是因为我认为 int 不能很好地代表数据的语义。

例如在 C# 中，

l.Sort(delegate(int x, int y)
        {
            return Math.Min(x, y);
        });

及其在 Java 8 中的孪生兄弟，

l.sort(Integer::min);

编译两者，因为 Min/min 尊重比较器接口(interface)的协定(取两个整数并返回一个整数)。

显然，这两种情况的结果都不是预期的。如果返回类型是 Compare 它会导致编译错误，从而迫使你实现一个“正确”的行为(或者至少你知道你在做什么)。

这种返回类型会丢失很多语义(并且可能会导致一些难以发现的错误)，那么为什么要这样设计呢？

最佳答案

[此答案适用于 C#，但它可能在某种程度上也适用于 Java。]

这是出于历史、性能和可读性的原因。它可能会在两个地方提高性能:

  1. 进行比较的位置。通常你可以只返回“(lhs - rhs)”(如果值是数字类型)。但这可能很危险:见下文!
  2. 调用代码可以使用<=和 >=来自然地表示相应的比较。与使用枚举相比，这将使用单个 IL(以及处理器)指令(尽管有一种方法可以避免枚举的开销，如下所述)。

例如，我们可以检查一个 lhs 值是否小于或等于一个 rhs 值，如下所示:

if (lhs.CompareTo(rhs) <= 0)
    ...

使用枚举，看起来像这样:

if (lhs.CompareTo(rhs) == CompareResult.LessThan ||
    lhs.CompareTo(rhs) == CompareResult.Equals)
    ...

这显然不太可读，而且效率低下，因为它要进行两次比较。您可以通过使用临时结果来解决效率低下的问题:

var compareResult = lhs.CompareTo(rhs);

if (compareResult == CompareResult.LessThan || compareResult == CompareResult.Equals)
    ...

IMO 的可读性仍然低很多 - 而且效率仍然较低，因为它执行的是两次比较操作而不是一次(尽管我坦率地承认，这种性能差异可能很少有影响)。

正如 raznagul 在下面指出的那样，您实际上可以通过一个比较来做到这一点:

if (lhs.CompareTo(rhs) != CompareResult.GreaterThan)
    ...

因此，您可以使其相当高效 - 但当然，可读性仍然会受到影响。 ... != GreaterThan不如 ... <= 清晰

(如果你使用枚举，你当然无法避免将比较结果转换为枚举值的开销。)

所以这样做主要是出于可读性的原因，但在某种程度上也是出于效率的原因。

最后，正如其他人所提到的，这样做也是出于历史原因。类似 C 的函数 strcmp()和 memcmp()总是返回整数。

汇编程序比较指令也倾向于以类似的方式使用。

例如，要在 x86 汇编器中比较两个整数，您可以这样做:

CMP AX, BX ; 
JLE lessThanOrEqual ; jump to lessThanOrEqual if AX <= BX

或

CMP AX, BX
JG greaterThan ; jump to greaterThan if AX > BX

或

CMP AX, BX
JE equal      ; jump to equal if AX == BX

您可以看到与 CompareTo() 的返回值的明显比较。

附录:

这是一个例子，它表明使用从 lhs 中减去 rhs 的技巧来获得比较结果并不总是安全的:

int lhs = int.MaxValue - 10;
int rhs = int.MinValue + 10;

// Since lhs > rhs, we expect (lhs-rhs) to be +ve, but:

Console.WriteLine(lhs - rhs); // Prints -21: WRONG!

显然这是因为算术溢出了。如果您有 checked打开构建，上面的代码实际上会抛出异常。

因此，最好避免使用减法来实现比较的优化。 (请参阅下面 Eric Lippert 的评论。)

关于java - 为什么 compareTo 返回一个整数，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/29343128/

compareTojavacodeCompareResultprec#comparatorcomparable

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