详解python运算符重载实例代码分享

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python运算符重载

python语言提供了运算符重载功能,增强了语言的灵活性,这一点与c++有点类似又有些不同。鉴于它的特殊性,今天就来讨论一下python运算符重载。

python语言本身提供了很多魔法方法,它的运算符重载就是通过重写这些python内置魔法方法实现的。这些魔法方法都是以双下划线开头和结尾的,类似于__x__的形式,python通过这种特殊的命名方式来拦截操作符,以实现重载。当python的内置操作运用于类对象时,python会去搜索并调用对象中指定的方法完成操作。

类可以重载加减运算、打印、函数调用、索引等内置运算,运算符重载使我们的对象的行为与内置对象的一样。python在调用操作符时会自动调用这样的方法,例如,如果类实现了__add__方法,当类的对象出现在+运算符中时会调用这个方法。

常见运算符重载方法

方法名

重载说明

运算符调用方式

__init__

构造函数

对象创建: x = class(args)

__del__

析构函数

x对象收回

__add__/__sub__

加减运算

x+y, x+=y/x-y, x-=y

__or__

运算符|

x|y, x|=y

_repr__/__str__

打印/转换

print(x)、repr(x)/str(x)

__call__

函数调用

x(*args, **kwargs)

__getattr__

属性引用

x.undefined

__setattr__

属性赋值

x.any=value

__delattr__

属性删除

del x.any

__getattribute__

属性获取

x.any

__getitem__

索引运算

x[key],x[i:j]

__setitem__

索引赋值

x[key],x[i:j]=sequence

__delitem__

索引和分片删除

del x[key],del x[i:j]

__len__

长度

len(x)

__bool__

布尔测试

bool(x)

__lt__, __gt__,

__le__, __ge__,

__eq__, __ne__

特定的比较

依次为xy,x=y,

x==y,x!=y

注释:(lt: less than, gt: greater than,

le: less equal, ge: greater equal,

eq: equal, ne: not equal

__radd__

右侧加法

other+x

__iadd__

实地(增强的)加法

x+=y(or else __add__)

__iter__, __next__

迭代

i=iter(x), next()

__contains__

成员关系测试

item in x(x为任何可迭代对象)

__index__

整数值

hex(x), bin(x), oct(x)

__enter__, __exit__

环境管理器

with obj as var:

__get__, __set__,

__delete__

描述符属性

x.attr, x.attr=value, del x.attr

__new__

创建

在__init__之前创建对象

下面对常用的运算符方法的使用进行一下介绍。

构造函数和析构函数:__init__和__del__

它们的主要作用是进行对象的创建和回收,当实例创建时,就会调用__init__构造方法。当实例对象被收回时,析构函数__del__会自动执行。

>>> 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__

加减运算:__add__和__sub__

重载这两个方法就可以在普通的对象上添加+-运算符操作。下面的代码演示了如何使用+-运算符,如果将代码中的__sub__方法去掉,再调用减号运算符就会出错。

>>> 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

对象的字符串表达形式:__repr__和__str__

这两个方法都是用来表示对象的字符串表达形式:print()、str()方法会调用到__str__方法,print()、str()和repr()方法会调用__repr__方法。从下面的例子可以看出,当两个方法同时定义时,python会优先搜索并调用__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’

索引取值和赋值:__getitem__, __setitem__

通过实现这两个方法,可以通过诸如 x[i] 的形式对对象进行取值和赋值,还可以对对象使用切片操作。

>>> 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]

设置和访问属性:__getattr__、__setattr__

我们可以通过重载__getattr__和__setattr__来拦截对对象成员的访问。__getattr__在访问对象中不存在的成员时会自动调用。__setattr__方法用于在初始化对象成员的时候调用,即在设置__dict__的item时就会调用__setattr__方法。具体例子如下:

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()

上面代码的运行结果如下,从结果可以看出,访问不存在的变量x时会调用__getattr__方法;当__init__被调用的时候,赋值运算也会调用__setattr__方法。

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

迭代器对象: __iter__, __next__

python中的迭代,可以直接通过重载__getitem__方法来实现,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

通过上面的方法是可以实现迭代,但并不是最好的方式。python的迭代操作会优先尝试调用__iter__方法,再尝试__getitem__。迭代环境是通过iter去尝试寻找__iter__方法来实现,而这种方法返回一个迭代器对象。如果这个方法已经提供,python会重复调用迭代器对象的next()方法,直到发生stopiteration异常。如果没有找到__iter__,python才会尝试使用__getitem__机制。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

程序的运行结果如下:

__next__ called
4
__next__ called
5
__next__ called
6
__next__ called
———–
__next__ called
4
__next__ called
5
__next__ called
6
__next__ called

可见实现了__iter__和__next__方法后,可以通过for in的方式迭代遍历对象,也可以通过iter()和next()方法迭代遍历对象。

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