Python操作符過載


可以根據所使用的運算元更改Python中運算子的含義。這種做法被稱為運算子過載。

Python作業系統適用於內建類。 但同一運算子的行為在不同的型別有所不同。 例如,+運算子將對兩個數位執行算術加法,合併兩個列表並連線兩個字串。

Python中的這個功能,允許相同的操作符根據上下文的不同,其含義稱為運算子過載。

那麼當將它們與使用者定義的類的物件一起使用時會發生什麼? 考慮下面的類,它試圖模擬二維坐標系中的一個點。

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

現在,執行程式碼,嘗試在Python shell中新增兩點。

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

Python中的特殊功能

以雙下劃線__開頭的類函式在Python中稱為特殊函式。 這是因為,它們是有特殊含義。 上面定義的__init__()函式是其中之一。 每次建立該類的新物件時都會呼叫它。 Python中有很多特殊功能。

使用特殊功能,可以使類與內建函式相容。

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

但是如果列印不好或不夠美觀。可以在類中定義__str__()方法,可以控制它如何列印。 所以,把它新增到類中,如下程式碼 -

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)

現在再試一次呼叫print()函式。

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

當使用內建函式str()format()時,呼叫同樣的方法。

>>> str(p1)
'(2,3)'

>>> format(p1)
'(2,3)'

所以,當執行str(p1)format(p1),Python在內部執行p1.__str__()

在Python中過載+運算子

要過載+號,需要在類中實現__add__()函式。可以在這個函式裡面做任何喜歡的事情。 但是返回Point物件的坐標之和是最合理的。

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)

現在讓我們再試一次執行上面的程式碼 -

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

實際發生的是,當執行p1 + p2語句時,Python將呼叫p1.__add__(p2),之後是Point.__add__(p1,p2)。 同樣,也可以過載其他運算子。需要實現的特殊功能列在下面。

Python中的運算子過載特殊函式 -

運算子 表示式 內建函式
加法 p1 + p2 p1.__add__(p2)
減法 p1 - p2 p1.__sub__(p2)
乘法 p1 * p2 p1.mul(p2)
次冪 p1 ** p2 p1.__pow__(p2)
除法 p1 / p2 p1.__truediv__(p2)
地板除法 p1 // p2 p1.__floordiv__(p2)
模 (modulo) p1 % p2 p1.__mod__(p2)
按位元左移 p1 << p2 p1.__lshift__(p2)
按位元右移 p1 >> p2 p1.__rshift__(p2)
按位元AND p1 & p p1.__and__(p2)
按位元OR p1 or p2 p1.__or__(p2)
按位元XOR p1 ^ p2 p1.__xor__(p2)
按位元NOT `~p1 p1.invert() `

在Python中過載比較運算子

Python不會限制操作符過載算術運算子。也可以過載比較運算子。

假設想在Point類中實現小於符號<比較運算。

比較這些來自原點的數值,並為此返回結果。 可以實現如下。

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

在Python shell中嘗試這些範例執行。

>>> 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,可以實現的特殊功能,以過載其他比較運算子,如下表所示。

運算子 表示式 內建函式
小於 p1 < p2 p1.__lt__(p2)
小於或等於 p1 <= p2 p1.__le__(p2)
等於 p1 == p2 p1.__eq__(p2)
不等於 p1 != p2 p1.__ne__(p2)
大於 p1 > p2 p1.__gt__(p2)
大於或等於 p1 >= p2 p1.__ge__(p2)