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)用于類對象時(shí)，Python會去搜索并調(diào)用對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象的行為與內(nèi)置對象的一樣。Python在調(diào)用操作符時(shí)會自動調(diào)用這樣的方法，例如，如果類實(shí)現(xiàn)了__add__方法，當(dāng)類的對象出現(xiàn)在+運(yùn)算符中時(shí)會調(diào)用這個(gè)方法。
常見運(yùn)算符重載方法
|
方法名 |
重載說明 |
運(yùn)算符調(diào)用方式 |
|
__init__ |
構(gòu)造函數(shù) |
對象創(chuàng)建: X = Class(args) |
|
__del__ |
析構(gòu)函數(shù) |
X對象收回 |
|
__add__/__sub__ |
加減運(yùn)算 |
?X+Y， X+=Y/X-Y， X-=Y |
|
__or__ |
運(yùn)算符| |
X|Y, X|=Y |
|
_repr__／__str__ |
打印／轉(zhuǎn)換 |
print(X)、repr(X)／str(X) |
|
__call__ |
函數(shù)調(diào)用 |
X(*args, **kwargs) |
|
__getattr__ |
屬性引用 |
X.undefined |
|
__setattr__ |
屬性賦值 |
X.any=value |
|
__delattr__ |
屬性刪除 |
del X.any |
|
__getattribute__ |
屬性獲取 |
X.any |
|
__getitem__ |
索引運(yùn)算 |
X[key]，X[i:j] |
|
__setitem__ |
索引賦值 |
X[key]，X[i:j]=sequence |
|
__delitem__ |
索引和分片刪除 |
del X[key]，del X[i:j] |
|
__len__ |
長度 |
len(X) |
|
__bool__ |
布爾測試 |
bool(X) |
|
__lt__, __gt__,? __le__, __ge__,? __eq__, __ne__ |
特定的比較 |
依次為X
X==Y，X!=Y? 注釋：（lt: less than, gt: greater than,? ? le: less equal, ge: greater equal,? ? eq: equal, ne: not equal? ） |
|
__radd__ |
右側(cè)加法 |
other+X |
|
__iadd__ |
實(shí)地（增強(qiáng)的）加法 |
X+=Y(or else __add__) |
|
__iter__, __next__ |
迭代 |
I=iter(X), next() |
|
__contains__ |
成員關(guān)系測試 |
item in X(X為任何可迭代對象) |
|
__index__ |
整數(shù)值 |
hex(X), bin(X),? oct(X) |
|
__enter__, __exit__ |
環(huán)境管理器 |
with obj as var: |
|
__get__, __set__,? __delete__ |
描述符屬性 |
X.attr, X.attr=value, del X.attr |
|
__new__ |
創(chuàng)建 |
在__init__之前創(chuàng)建對象 |
?? 下面對常用的運(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)行對象的創(chuàng)建和回收，當(dāng)實(shí)例創(chuàng)建時(shí)，就會調(diào)用__init__構(gòu)造方法。當(dāng)實(shí)例對象被收回時(shí)，析構(gòu)函數(shù)__del__會自動執(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)用減號運(yùn)算符就會出錯(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象的字符串表達(dá)形式：print()、str()方法會調(diào)用到__str__方法，print()、str()和repr()方法會調(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] 的形式對對象進(jìn)行取值和賦值，還可以對對象使用切片操作。
>>> 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__來攔截對對象成員的訪問。__getattr__在訪問對象中不存在的成員時(shí)會自動調(diào)用。__setattr__方法用于在初始化對象成員的時(shí)候調(diào)用，即在設(shè)置__dict__的item時(shí)就會調(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)會調(diào)用__getattr__方法；當(dāng)__init__被調(diào)用的時(shí)候，賦值運(yùn)算也會調(diào)用__setattr__方法。
__setattr__
__setattr__
{'a': 1, 'b': 2}
__getattr__
__setattr__
{'a': 1, 'x': 3, 'b': 2}
迭代器對象: __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)迭代器對象。如果這個(gè)方法已經(jīng)提供，Python會重復(fù)調(diào)用迭代器對象的next()方法，直到發(fā)生StopIteration異常。如果沒有找到__iter__，Python才會嘗試使用__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的方式迭代遍歷對象，也可以通過iter()和next()方法迭代遍歷對象。
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