Python運(yùn)算符重載

      Python語言提供了運(yùn)算符重載功能，增強(qiáng)了語言的靈活性，這一點(diǎn)與C++有點(diǎn)類似又有些不同。鑒于它的特殊性，今天就來討論一下Python運(yùn)算符重載。

      Python語言本身提供了很多魔法方法，它的運(yùn)算符重載就是通過重寫這些Python內(nèi)置魔法方法實(shí)現(xiàn)的。這些魔法方法都是以雙下劃線開頭和結(jié)尾的，類似于__X__的形式，python通過這種特殊的命名方式來攔截操作符，以實(shí)現(xiàn)重載。當(dāng)Python的內(nèi)置操作運(yùn)用于類對(duì)象時(shí)，Python會(huì)去搜索并調(diào)用對(duì)象中指定的方法完成操作。

       類可以重載加減運(yùn)算、打印、函數(shù)調(diào)用、索引等內(nèi)置運(yùn)算，運(yùn)算符重載使我們的對(duì)象的行為與內(nèi)置對(duì)象的一樣。Python在調(diào)用操作符時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)用這樣的方法，例如，如果類實(shí)現(xiàn)了__add__方法，當(dāng)類的對(duì)象出現(xiàn)在+運(yùn)算符中時(shí)會(huì)調(diào)用這個(gè)方法。

常見運(yùn)算符重載方法

   下面對(duì)常用的運(yùn)算符方法的使用進(jìn)行一下介紹。

構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)：__init__和__del__

       它們的主要作用是進(jìn)行對(duì)象的創(chuàng)建和回收，當(dāng)實(shí)例創(chuàng)建時(shí)，就會(huì)調(diào)用__init__構(gòu)造方法。當(dāng)實(shí)例對(duì)象被收回時(shí)，析構(gòu)函數(shù)__del__會(huì)自動(dòng)執(zhí)行。

>>> class Human(): 
...   def __init__(self, n): 
...     self.name = n 
...       print("__init__ ",self.name) 
...   def __del__(self): 
...     print("__del__") 
...  
>>> h = Human('Tim') 
__init__ Tim 
>>> h = 'a' 
__del__ 

加減運(yùn)算：__add__和__sub__

       重載這兩個(gè)方法就可以在普通的對(duì)象上添加＋－運(yùn)算符操作。下面的代碼演示了如何使用＋－運(yùn)算符，如果將代碼中的__sub__方法去掉，再調(diào)用減號(hào)運(yùn)算符就會(huì)出錯(cuò)。

>>> class Computation(): 
...   def __init__(self,value): 
...     self.value = value 
...   def __add__(self,other): 
...     return self.value + other 
...   def __sub__(self,other): 
...     return self.value - other 
...  
>>> c = Computation(5) 
>>> c + 5 
10 
>>> c - 3 
2 

對(duì)象的字符串表達(dá)形式：__repr__和__str__

       這兩個(gè)方法都是用來表示對(duì)象的字符串表達(dá)形式：print()、str()方法會(huì)調(diào)用到__str__方法，print()、str()和repr()方法會(huì)調(diào)用__repr__方法。從下面的例子可以看出，當(dāng)兩個(gè)方法同時(shí)定義時(shí)，Python會(huì)優(yōu)先搜索并調(diào)用__str__方法。

>>> class Str(object): 
...   def __str__(self): 
...     return "__str__ called"   
...   def __repr__(self): 
...     return "__repr__ called" 
...  
>>> s = Str() 
>>> print(s) 
__str__ called 
>>> repr(s) 
'__repr__ called' 
>>> str(s) 
'__str__ called' 

索引取值和賦值：__getitem__, __setitem__

       通過實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方法，可以通過諸如 X[i] 的形式對(duì)對(duì)象進(jìn)行取值和賦值，還可以對(duì)對(duì)象使用切片操作。

>>> class Indexer: 
  data = [1,2,3,4,5,6] 
  def __getitem__(self,index): 
    return self.data[index] 
  def __setitem__(self,k,v): 
    self.data[k] = v 
    print(self.data) 
>>> i = Indexer() 
>>> i[0] 
1 
>>> i[1:4] 
[2, 3, 4] 
>>> i[0]=10 
[10, 2, 3, 4, 5, 6] 

設(shè)置和訪問屬性：__getattr__、__setattr__

       我們可以通過重載__getattr__和__setattr__來攔截對(duì)對(duì)象成員的訪問。__getattr__在訪問對(duì)象中不存在的成員時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)用。__setattr__方法用于在初始化對(duì)象成員的時(shí)候調(diào)用，即在設(shè)置__dict__的item時(shí)就會(huì)調(diào)用__setattr__方法。具體例子如下：

class A(): 
  def __init__(self,ax,bx): 
    self.a = ax 
    self.b = bx 
  def f(self): 
    print (self.__dict__) 
  def __getattr__(self,name): 
    print ("__getattr__") 
  def __setattr__(self,name,value): 
    print ("__setattr__") 
    self.__dict__[name] = value 
 
a = A(1,2) 
a.f() 
a.x 
a.x = 3 
a.f() 

     上面代碼的運(yùn)行結(jié)果如下，從結(jié)果可以看出，訪問不存在的變量x時(shí)會(huì)調(diào)用__getattr__方法；當(dāng)__init__被調(diào)用的時(shí)候，賦值運(yùn)算也會(huì)調(diào)用__setattr__方法。

__setattr__ 
__setattr__ 
{'a': 1, 'b': 2} 
__getattr__ 
__setattr__ 
{'a': 1, 'x': 3, 'b': 2} 

迭代器對(duì)象: __iter__,  __next__

       Python中的迭代，可以直接通過重載__getitem__方法來實(shí)現(xiàn)，看下面的例子。

>>> class Indexer: 
...   data = [1,2,3,4,5,6] 
...   def __getitem__(self,index): 
...       return self.data[index] 
...  
>>> x = Indexer() 
>>> for item in x: 
...   print(item) 
...  
1 
2 
3 
4 
5 
6 

      通過上面的方法是可以實(shí)現(xiàn)迭代，但并不是最好的方式。Python的迭代操作會(huì)優(yōu)先嘗試調(diào)用__iter__方法，再嘗試__getitem__。迭代環(huán)境是通過iter去嘗試尋找__iter__方法來實(shí)現(xiàn)，而這種方法返回一個(gè)迭代器對(duì)象。如果這個(gè)方法已經(jīng)提供，Python會(huì)重復(fù)調(diào)用迭代器對(duì)象的next()方法，直到發(fā)生StopIteration異常。如果沒有找到__iter__，Python才會(huì)嘗試使用__getitem__機(jī)制。下面看一下迭代器的例子。

class Next(object): 
  def __init__(self, data=1): 
    self.data = data 
  def __iter__(self): 
    return self 
  def __next__(self): 
    print("__next__ called") 
    if self.data > 5: 
      raise StopIteration 
    else: 
      self.data += 1 
      return self.data 
for i in Next(3): 
  print(i) 
print("-----------") 
n = Next(3) 
i = iter(n) 
while True: 
  try: 
    print(next(i)) 
  except Exception as e: 
    break 

   程序的運(yùn)行結(jié)果如下：

__next__ called 
4 
__next__ called 
5 
__next__ called 
6 
__next__ called 
----------- 
__next__ called 
4 
__next__ called 
5 
__next__ called 
6 
__next__ called 

    可見實(shí)現(xiàn)了__iter__和__next__方法后，可以通過for in的方式迭代遍歷對(duì)象，也可以通過iter()和next()方法迭代遍歷對(duì)象。

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