詳解Python運算子重載實例程式碼分享

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Python運算子重載

      Python語言提供了運算子重載功能，增強了語言的彈性，這點與C++有點類似又有些不同。鑑於它的特殊性，今天就來討論一下Python運算子重載。

      Python語言本身提供了許多魔法方法，而它的運算子重載就是透過重寫這些Python內建的魔法方法來實現。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透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別物件時，Python會去搜尋並呼叫物件中指定的方法完成操作。

       類別可以重載加減運算、列印、函數呼叫、索引等內建運算，運算子重載使我們的物件的行為與內建物件相同的行為。 Python在呼叫運算元時會自動呼叫這樣的方法，例如，如果類別實作了__add__方法，當類別的物件出現在+運算子中時會呼叫這個方法。

常見運算子重載方法

##屬性參考X.undefined#__setattr__屬性賦值#X.any=value#__delattr__#屬性刪除del X.any__getattribute__屬性取得#X.any__getitem__索引運算#X[key]，X[i:j]X[key]，X[i:j]=sequencedel X[key]，del X[i:j]len(X)bool(X)X==Y，X!=Y 註：（lt: less than, gt: greater than,   eq: equal, ne: not equal __radd__##__iadd__實地（增強的）加法X+=Y(or else __add__)__iter__, __next__#迭代I=iter(X), next( )__contains__#成員關係測試__index__

#方法名稱	重載說明
__init__	建構子	物件建立: X = Class(args)
__del__	析構函數	X物件收回
__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__	函數呼叫	##X(*args, **kwargs)
#__getattr__
	#__setitem__	索引賦值
	#__delitem__	索引和分片刪除
	#__len__	長度
	__bool__	布林測試
##__lt__ , __gt__,  __le__, __ge__,	#__eq__, __ne__	特定的比較 #特定的比較 。為XY，X<=Y，X>=Y，
le: less equal, ge: greater equal,	）
#右側加法	#other+X
	##item in X (X為任何可迭代物件)
#整數值
		##hex(X), bin(X),  oct(X)
#__enter__, __exit__	#環境管理器	with obj as var:

###__get__, __set__, #######__delete__# ###########描述屬性############X.attr, X.attr=value, del X.attr########## ########__new__############建立#############在__init__之前建立物件######### ######

   以下對常用的運算子方法的使用進行一下介紹。

建構子與析構函數：__init__與__del__

#       它們的主要功能是進行物件的建立與回收，當實例創建時，就會呼叫__init__建構方法。當實例物件被收回時，析構函數__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__與__sub__

       重載這兩個方法就可以在普通的物件上加上＋－運算子操作。下面的程式碼示範如何使用＋－運算符，如果將程式碼中的__sub__方法去掉，再呼叫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

物件的字串表達形式：__repr__與__str__

##       這兩個方法都是用來表示物件的字串表達形式：print()、str()方法會呼叫到__str__方法，print()、str()和repr()方法會呼叫__repr__方法。從下面的例子可以看出，當兩個方法同時定義時，Python會優先搜尋並呼叫__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'

#索引取值與賦值：__getitem__, __setitem__

       透過實現這兩個方法，可以透過諸如X[i] 的形式對物件進行取值和賦值，還可以對物件使用切片操作。

>>> 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]

設定與存取屬性：__getattr__、__setattr__

       我們可以透過重載__getattr__和__setattr_ _來攔截對物件成員的存取。 __getattr__在存取物件中不存在的成員時會自動呼叫。 __setattr__方法用於在初始化物件成員的時候調用，即在設定__dict__的item時就會調用__setattr__方法。範例如下：

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()

     上面程式碼的運作結果如下，從結果可以看出，存取不存在的變數x時會呼叫__getattr_ _方法；當__init__被呼叫的時候，賦值運算也會呼叫__setattr__方法。

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

迭代器物件: __iter__,  __next__
##       Python中的迭代，可直接透過重複載__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

      透過上面的方法是可以實現迭代，但不是最好的方式。 Python的迭代操作會優先嘗試呼叫__iter__方法，然後再嘗試__getitem__。迭代環境是透過iter去嘗試尋找__iter__方法來實現，而這個方法回傳一個迭代器物件。如果這個方法已經提供，Python會重複呼叫迭代器物件的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

   程式的運作結果如下：

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

##可見實作了__iter__和__next__方法後，可以透過for in的方式迭代遍歷對象，也可以透過iter()和next()方法迭代遍歷對象。

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