Python 运算符重载

您可以根据所使用的操作数来更改Python中运算符的含义。 这种做法称为运算符过载。

什么是Python中的运算符重载？

Python运算符用于内置类。但是相同的运算符对不同的类型有不同的行为。例如，+运算符将对两个数字执行算术加法、合并两个列表并连接两个字符串。

Python中的这一功能允许同一运算符根据上下文具有不同的含义，称为运算符重载。

那么，当我们将它们与用户定义类的对象一起使用时会发生什么呢？让我们看下面的类，它试图在二维坐标系中模拟一个点。

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

现在，运行代码并尝试在Python shell中添加两个点。

>>> 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！这是很多错误。由于Python不知道如何将两个Point对象加在一起而引发TypeError。

但是，好消息是我们可以通过运算符重载向Python教授这一点。但是首先，让我们对特殊函数有所了解。

Python中的特殊函数

以双下划线__开头的类函数在Python中称为特殊函数。这是因为，它们不是普通的函数。我们上面定义的__init__()函数就是其中之一。每次我们创建该类的新对象时都会调用它。Python中有很多特殊函数。

使用特殊函数，我们可以使我们的类与内置函数兼容。

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

打印输出没有达到预想的效果。但是，如果我们在类中定义__str__()方法，我们可以控制它的打印输出方式。我们把这个加到我们的类中。

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)

现在，让我们print()再次尝试该函数。

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

 事实证明这样更好，当我们使用内置函数str()或时，将调用相同的方法format()。

>>> str(p1)
'(2,3)'

>>> format(p1)
'(2,3)'

因此，当您执行str(p1)或format(p1)时，Python在内部执行p1.__str__()。因此得名，特殊函数。下面继续回到操作符重载。

在Python中重载+运算符

要重载+符号，我们将需要在类中实现__add__()函数。拥有权利的同时也被赋予了重大的责任。我们可以在此函数内做任何喜欢的事情。 但是返回坐标和的Point对象是明智的。

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)

现在，让我们再试一次。

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

实际上发生的是，当您执行p1 + p2时，Python会调用p1 .__ add __(p2)，也就是Point .__ add __(p1，p2)。 同样，我们也可以重载其他运算符。 我们需要实现的特殊函数列表如下。

在Python中重载比较运算符

Python不限制运算符重载为算术运算符。我们也可以重载比较运算符。

假设，我们想在Point类中实现小于运算符（<） ，让我们从原点比较这些点的大小，并为此目的返回结果。可以如下实现。

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

尝试在Python shell中运行这些示例。

>>> Point(1,1) < Point(-2,-3)
True

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

>>> Point(1,1) < Point(1,1)
False

类似地，下面列出了我们需要实现以重载其他比较运算符的特殊函数。