Python 運算符重載

您可以根據(jù)所使用的操作數(shù)來更改Python中運算符的含義。 這種做法稱為運算符過載。

什么是Python中的運算符重載？

Python運算符用于內置類。但是相同的運算符對不同的類型有不同的行為。例如，+運算符將對兩個數(shù)字執(zhí)行算術加法、合并兩個列表并連接兩個字符串。

Python中的這一功能允許同一運算符根據(jù)上下文具有不同的含義，稱為運算符重載。

那么，當我們將它們與用戶定義類的對象一起使用時會發(fā)生什么呢？讓我們看下面的類，它試圖在二維坐標系中模擬一個點。

class Point:
    def __init__(self, x = 0, y = 0):
        self.x = x
        self.y = y

現(xiàn)在，運行代碼并嘗試在Python shell中添加兩個點。

>>> p1 = Point(2,3)
>>> p2 = Point(-1,2)
>>> p1 + p2
Traceback (most recent call last):
...
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'Point' and 'Point'

哇！這是很多錯誤。由于Python不知道如何將兩個Point對象加在一起而引發(fā)TypeError。

但是，好消息是我們可以通過運算符重載向Python教授這一點。但是首先，讓我們對特殊函數(shù)有所了解。

Python中的特殊函數(shù)

以雙下劃線__開頭的類函數(shù)在Python中稱為特殊函數(shù)。這是因為，它們不是普通的函數(shù)。我們上面定義的__init__()函數(shù)就是其中之一。每次我們創(chuàng)建該類的新對象時都會調用它。Python中有很多特殊函數(shù)。

使用特殊函數(shù)，我們可以使我們的類與內置函數(shù)兼容。

>>> p1 = Point(2,3)
>>> print(p1)
<__main__.Point object at 0x00000000031F8CC0>

打印輸出沒有達到預想的效果。但是，如果我們在類中定義__str__()方法，我們可以控制它的打印輸出方式。我們把這個加到我們的類中。

class Point:
    def __init__(self, x = 0, y = 0):
        self.x = x
        self.y = y
    
    def __str__(self):
        return "({0},{1})".format(self.x,self.y)

現(xiàn)在，讓我們print()再次嘗試該函數(shù)。

>>> p1 = Point(2,3)
>>> print(p1)
(2,3)

 事實證明這樣更好，當我們使用內置函數(shù)str()或時，將調用相同的方法format()。

>>> str(p1)
'(2,3)'

>>> format(p1)
'(2,3)'

因此，當您執(zhí)行str(p1)或format(p1)時，Python在內部執(zhí)行p1.__str__()。因此得名，特殊函數(shù)。下面繼續(xù)回到操作符重載。

在Python中重載+運算符

要重載+符號，我們將需要在類中實現(xiàn)__add__()函數(shù)。擁有權利的同時也被賦予了重大的責任。我們可以在此函數(shù)內做任何喜歡的事情。 但是返回坐標和的Point對象是明智的。

class Point:
    def __init__(self, x = 0, y = 0):
        self.x = x
        self.y = y
    
    def __str__(self):
        return "({0},{1})".format(self.x,self.y)
    
    def __add__(self,other):
        x = self.x + other.x
        y = self.y + other.y
        return Point(x,y)

現(xiàn)在，讓我們再試一次。

>>> p1 = Point(2,3)
>>> p2 = Point(-1,2)
>>> print(p1 + p2)
(1,5)

實際上發(fā)生的是，當您執(zhí)行p1 + p2時，Python會調用p1 .__ add __(p2)，也就是Point .__ add __(p1，p2)。 同樣，我們也可以重載其他運算符。 我們需要實現(xiàn)的特殊函數(shù)列表如下。

在Python中重載比較運算符

Python不限制運算符重載為算術運算符。我們也可以重載比較運算符。

假設，我們想在Point類中實現(xiàn)小于運算符（<） ，讓我們從原點比較這些點的大小，并為此目的返回結果。可以如下實現(xiàn)。

class Point:
    def __init__(self, x = 0, y = 0):
        self.x = x
        self.y = y
    
    def __str__(self):
        return "({0},{1})".format(self.x,self.y)
    
    def __lt__(self,other):
        self_mag = (self.x ** 2) + (self.y ** 2)
        other_mag = (other.x ** 2) + (other.y ** 2)
        return self_mag < other_mag

嘗試在Python shell中運行這些示例。

>>> Point(1,1) < Point(-2,-3)
True

>>> Point(1,1) < Point(0.5,-0.2)
False

>>> Point(1,1) < Point(1,1)
False

類似地，下面列出了我們需要實現(xiàn)以重載其他比較運算符的特殊函數(shù)。