詳解Python運算子多載執行個體代碼分享

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Python運算子多載

Python語言提供了運算子多載功能，增強了語言的靈活性，這一點與C++有點類似又有些不同。鑒於它的特殊性，今天就來討論一下Python運算子多載。

Python語言本身提供了很多魔法方法，它的運算子多載就是通過重寫這些Python內建魔法方法實現的。這些魔法方法都是以雙底線開頭和結尾的，類似於__X__的形式，python通過這種特殊的命名方式來攔截操作符，以實現重載。當Python的內建操作運用於類對象時，Python會去搜尋並調用對象中指定的方法完成操作。

類可以重載加減運算、列印、函數調用、索引等內建運算，運算子多載使我們的對象的行為與內建對象的一樣。Python在叫用作業符時會自動調用這樣的方法，例如，如果類實現了__add__方法，當類的對象出現在+運算子中時會調用這個方法。

常見運算子多載方法

方法名	重載說明	運算子調用方式
__init__	建構函式	對象建立: X = Class(args)
__del__	解構函式	X對象收回
__add__/__sub__	加減運算	X+Y， X+=Y/X-Y， X-=Y
__or__	運算子|	X|Y, X|=Y
_repr__／__str__	列印／轉換	print(X)、repr(X)／str(X)
__call__	函數調用	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__	屬性擷取	X.any
__getitem__	索引運算	X[key]，X[i:j]
__setitem__	索引賦值	X[key]，X[i:j]=sequence
__delitem__	索引和分區刪除	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<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__	右側加法	other+X
__iadd__	實地（增強）加法	X+=Y(or else __add__)
__iter__, __next__	迭代	I=iter(X), next()
__contains__	成員關係測試	item in X(X為任何可迭代對象)
__index__	整數值	hex(X), bin(X), oct(X)
__enter__, __exit__	環境管理器	with obj as var:
__get__, __set__, __delete__	描述符屬性	X.attr, X.attr=value, del X.attr
__new__	建立	在__init__之前建立對象

下面對常用的運算子方法的使用進行一下介紹。

建構函式和解構函式：__init__和__del__

它們的主要作用是進行對象的建立和回收，當執行個體建立時，就會調用__init__構造方法。當執行個體對象被收回時，解構函式__del__會自動執行。

>>> 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__

加減運算：__add__和__sub__

重載這兩個方法就可以在普通的對象上添加＋－運算子操作。下面的代碼示範了如何使用＋－運算子，如果將代碼中的__sub__方法去掉，再調用減號運算子就會出錯。

>>> 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

對象的字串表達形式：__repr__和__str__

這兩個方法都是用來表示對象的字串表達形式：print()、str()方法會調用到__str__方法，print()、str()和repr()方法會調用__repr__方法。從下面的例子可以看出，當兩個方法同時定義時，Python會優先搜尋並調用__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__

通過實現這兩個方法，可以通過諸如 X[i] 的形式對對象進行取值和賦值，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]

設定和訪問屬性：__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會自動調用。__setattr__方法用於在初始化對象成員的時候調用，即在設定__dict__的item時就會調用__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()

上面代碼的運行結果如下，從結果可以看出，訪問不存在的變數x時會調用__getattr__方法；當__init__被調用的時候，賦值運算也會調用__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__方法來實現，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現迭代，但並不是最好的方式。Python的迭代操作會優先嘗試調用__iter__方法，再嘗試__getitem__。迭代環境是通過iter去嘗試尋找__iter__方法來實現，而這種方法返回一個迭代器對象。如果這個方法已經提供，Python會重複調用迭代器對象的next()方法，直到發生StopIteration異常。如果沒有找到__iter__，Python才會嘗試使用__getitem__機制。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

程式的運行結果如下：

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

可見實現了__iter__和__next__方法後，可以通過for in的方式迭代遍曆對象，也可以通過iter()和next()方法迭代遍曆對象。

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