Python運(yùn)算符重載詳解及實(shí)例代碼
Python運(yùn)算符重載
Python語(yǔ)言提供了運(yùn)算符重載功能,增強(qiáng)了語(yǔ)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(lái)討論一下Python運(yùn)算符重載。
Python語(yǔ)言本身提供了很多魔法方法,它的運(yùn)算符重載就是通過(guò)重寫(xiě)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(kāi)頭和結(jié)尾的,類似于__X__的形式,python通過(guò)這種特殊的命名方式來(lái)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(jiàn)運(yùn)算符重載方法
|
方法名 |
重載說(shuō)明 |
運(yùn)算符調(diào)用方式 |
|
__init__ |
構(gòu)造函數(shù) |
對(duì)象創(chuàng)建: X = Class(args) |
|
__del__ |
析構(gòu)函數(shù) |
X對(duì)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?。D(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(zhǎng)度 |
len(X) |
|
__bool__ |
布爾測(cè)試 |
bool(X) |
|
__lt__, __gt__, __le__, __ge__, __eq__, __ne__ |
特定的比較 |
依次為X<Y,X>Y,X<=Y,X>=Y, 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(cè)試 |
item in X(X為任何可迭代對(duì)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(duì)象 |
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(lái)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(guò)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方法,可以通過(guò)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(wèn)屬性:__getattr__、__setattr__
我們可以通過(guò)重載__getattr__和__setattr__來(lái)攔截對(duì)對(duì)象成員的訪問(wèn)。__getattr__在訪問(wèn)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(wèn)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(guò)重載__getitem__方法來(lái)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(guò)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(guò)iter去嘗試尋找__iter__方法來(lái)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(méi)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(jiàn)實(shí)現(xiàn)了__iter__和__next__方法后,可以通過(guò)for in的方式迭代遍歷對(duì)象,也可以通過(guò)iter()和next()方法迭代遍歷對(duì)象。
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