为什么 BigInteger 不是原始类型

Question

如果您使用BigInteger（或BigDecimal）并想对其进行运算，则必须使用add或subtract等方法。这听起来不错，直到你意识到这

 i += d + p + y;

对于 BigInteger 会这样写：

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

如您所见，第一行更容易阅读。如果 Java 允许运算符重载但不允许，则可以解决这个问题，所以这引出了一个问题：

为什么 BigInteger 不是原始类型，以便它可以利用与其他原始类型相同的运算符？

Answer 1

int 和 boolean 和 char 不是原语，因此您可以利用 + 和 / 等运算符。由于历史原因，它们是原语，其中最大的原因是性能。

在Java中，原语被定义为那些不是完整对象的东西。为什么要创建这些不寻常的结构（然后将它们重新实现为适当的对象，如 Integer，稍后）？主要是为了性能：对对象的操作过去（现在）比对原始类型的操作慢。（正如其他答案所提到的，硬件支持使这些操作更快，但我不同意硬件支持是原语的 "essential property"。）

所以有些类型收到了 "special treatment"（并作为基元实现），而其他类型则没有。可以这样想：如果连广受欢迎的 String 都不是原始类型，为什么 BigInteger 会是？

Answer 2

原始类型通常是由处理器体系结构定义的历史类型。这就是为什么 byte 是 8 位的，short 是 16 位的，int 是 32 位的，long 是 64 位的。也许当有更多的 128 位架构时，将创建一个额外的原语......但我看不到有足够的驱动器......

Answer 3

那是因为 BigInteger 实际上不是任何接近原始的东西。它是使用数组和一些额外的字段来实现的，各种操作包括复杂的操作。例如，这里是 add:

的实现

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);
}

Java 中的原语是通常由主机的 CPU 直接实现的类型。例如，每台现代计算机都有用于整数加法的机器语言指令。因此它在JVM中也可以有非常简单的字节码。

像BigInteger这样的复杂类型通常不能那样处理，也不能翻译成简单的字节码。它不能是原始的。

所以您的问题可能是 "Why no operator overloading in Java"。嗯，这是语言哲学的一部分。

为什么不破例，比如 String？因为不只是一个运营商是例外。 *、/、+、-、<<、^等运算符需要破例。而且您仍然会在对象本身中进行一些操作（例如 pow，它在 Java 中未由运算符表示），对于原语，这些操作由专业类处理（例如 Math).

Answer 4

从根本上说，因为 "primitive" 的非正式含义是可以用单个 CPU instruction. In other words, they are primitives because they fit in a 32 or 64 bits word, which is the data architecture that your CPU works with, so they can explicitely be stored in the registers.

直接处理的数据

因此您的 CPU 可以进行以下操作：

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

一个可以占用任意大内存的BigInteger不能存储在单个REGISTER中，需要执行多条指令才能进行简单的求和。

这就是为什么它们不可能原始类型，而现在它们实际上是具有方法和字段的对象，比简单的原始类型复杂得多的结构。

注意：我之所以称其为 非正式 是因为最终 Java 设计师可以将 "Java primitive type" 定义为他们想要的任何东西，他们拥有词，然而这是模糊的约定用法。

Answer 5

这是因为基本类型有大小限制。例如 int 是 32 位，long 是 64 位。因此，如果您创建一个 int 类型的变量，JVM 会在堆栈上为其分配 32 位内存。但是对于 BigInteger，它 "theoretically" 没有大小限制。这意味着它的大小可以任意增长。正因为如此，没有办法知道它的大小并在栈上为它分配固定的内存块。因此它被分配在堆上，JVM 可以根据需要随时增加它的大小。

为什么 BigInteger 不是原始类型

Why isn't BigInteger a primitive

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biginteger

primitive