摘要：一運算符重載基礎運算符重載對已有的運算符進行重新定義，賦予其另一種功能，以適應不同的數(shù)據(jù)類型。重載一元運算符重載一元運算符只需實現(xiàn)相應的特殊方法，這些特殊方法只有一個參數(shù)。

導語：本文章記錄了本人在學習Python基礎之面向?qū)ο笃闹攸c知識及個人心得，打算入門Python的朋友們可以來一起學習并交流。

本文重點：

1、掌握運算符重載的定義和作用，以及Python對其的內(nèi)部限制；
2、掌握一元運算符重載設計思路；
3、理解中綴運算符重載過程中鴨子類型和白鵝類型思想的運用并掌握。

運算符重載：對已有的運算符進行重新定義，賦予其另一種功能，以適應不同的數(shù)據(jù)類型。
重載的作用：令用戶定義的對象能夠使用中綴運算符（如 + 和 | ）或一元運算符（如 - 和 ~ ）等運算符。
為了做好靈活性、可用性和安全性方面的平衡，Python對運算符重載施加了一些限制：

不能重載內(nèi)置類型的運算符；

能新建運算符，只能重載現(xiàn)有運算符；

某些運算符不能重載，如is、and、or和not（不過位運算符&、| 和 ~可以）。

-（__neg__），一元取負算術(shù)運算符。例：若 x 是 -2，則 -x==2。

+（__pos__），一元取正算術(shù)運算符。通常x==+x。

~（__invert__），對整數(shù)按位取反，~x== -(x+1)。例：若 x 是 -2，則 ~x==1。

另外，Python語言參考手冊將內(nèi)置的abs()函數(shù)列為一元運算符，它對應的特殊方法是__abs__。

重載一元運算符只需實現(xiàn)相應的特殊方法，這些特殊方法只有self一個參數(shù)。
重載應遵循運算符的一個基本規(guī)則：始終返回一個新對象。
即，不能修改self，要創(chuàng)建并返回合適類型的新實例。

下面我們以第10章的多維向量類為例重載一元運算符：

import math
class Vector:
#排版需要省略中間代碼
    def __abs__(self):
        return math.sqrt(sum(x*x for x in self))
    
    def __neg__(self):
        return Vector(-x for x in self)
    
    def __pos__(self):
        return Vector(self)

    def __invert__(self):
        return Vector(-x-1 for x in self)

算術(shù)運算上下文的精度變化可能導致 x 不等于 +x

Python 3.4 為 Decimal 算術(shù)運算設定的默認精度是28，這里因為+x使用上下文的精度導致相等性判斷返回False。

counter實例不含零值和負值計算器

通過上面的實例能夠看到counter實例ct經(jīng)過零值和負值的賦值之后，再經(jīng)過+x運算后發(fā)現(xiàn)ct實例中的非負數(shù)對象均消失了。事實上一元運算符 + 等同于加上一個空 Counter。當Counter相加時，Python解釋器從實用性角度出發(fā)會把負值和零值的計數(shù)從結(jié)果中剔除。

現(xiàn)在我們?nèi)砸缘?0章的多維向量為例進行中綴運算符加號“+”的重載。
重載加法的目標分析：

當多維向量類是操作數(shù)時，多維向量應支持與同類向量的加法；

同時多維向量類還應支持與可迭代對象的加法；

此外當可迭代對象是操作數(shù)的時候，多維對象應具備__radd__如此來調(diào)用多維向量類中的__add__方法。

重載加法的流程圖設計：
設計的重點在于采用鴨子類型思想。當多維向量類與非數(shù)值類相加時，多維向量類無法處理異類加法運算可以將加法運算交給右操作數(shù)的類處理。因為右操作數(shù)存在可以處理這種異類加法的可能。

重載加法的代碼實現(xiàn)：

from itertools import zip_longest
class Vector:
#排版需要省略中間代碼
    def __add__(self, other):
        try:
            return Vector(a+b for a,b in zip_longest(self,other,fillvalue=0))
        except TypeError:
            return NotImplemented
    def __radd__(self, other):
        return self+other

2、重載乘法__mul__
重載加法的目標分析：

當多維向量類是操作數(shù)時，多維向量應支持與同類向量的乘法；

同時多維向量類還應支持與可迭代對象的加法；

此外當可迭代對象是操作數(shù)的時候，多維對象應具備__rmul__如此來調(diào)用多維向量類中的__mul__方法。

注意：我們對多維向量重載的乘法是針對數(shù)論中的實數(shù)類型進行運算，此時可以采用白鵝類型顯式檢查對象的抽象基類是否為numbers.Real，代碼實現(xiàn)如下：

import numbers 
class Vector:
#排版需要省略中間代碼
    def __mul__(self, other):
        if isinstance(other,numbers.Real):
                return Vector(x*other for x in self)
        else:
            return NotImplemented
    def __rmul__(self, other):
        return self*other

Tips:一般來說只有當處理與self不同類型的操作數(shù)時，需要創(chuàng)建反向方法處理。否則沒有必要創(chuàng)建反向方法。

Python 解釋器對眾多比較運算符（==、 !=、 >、 <、 >=、 <=） 的處理與前文類似， 不過在兩個方面有重大區(qū)別。

正向和反向調(diào)用使用的是同一系列方法。這方面的規(guī)則如下表所示。例如，對 == 來說，正向和反向調(diào)用都是 _eq_ 方法，只是把參數(shù)對調(diào)了；而正向的 _gt_ 方法調(diào)用的是反向的 __lt__方法， 并把參數(shù)對調(diào)。

對 == 和 != 來說，如果反向調(diào)用失敗，Python 會比較對象的 ID，而不拋出 TypeError。

現(xiàn)在我們?nèi)砸缘?0章的多維向量為例進行中綴運算符等號“=”的重載。
重載等號的返回為True的條件：

等號兩端對象為同類對象；

等號兩端對象中的每個元素都必須對應相等。

注意：若Vector處理等號不為True，應該返回NotImplemented交由Python處理。如果反向調(diào)用返回 NotImplemented，Python 會使用后備機制比較對象的 ID，作最后一搏。

重載等號的代碼實現(xiàn)如下：

class Vector:
#排版需要省略中間代碼
    def __eq__(self, other):
        if isinstance(other,Vector):
            return len(self)==len(other) and all(x==y for x,y in zip(self,other))
        else:
            return NotImplemented

def __ne__(self, other):
    eq_result = self == other
    if eq_result is NotImplemented:
        return NotImplemented
    else:
        return not eq_result

現(xiàn)在我們?nèi)砸缘?0章的多維向量為例進行中綴運算符加等于“+=”的重載。
重載加等于設計要求：

加等于右側(cè)的對象與左側(cè)的Vector類是同類對象或可迭代對象；

否則拋出TypeError，顯示無法進行加等于計算。

下面以BingoCage的子類AddableBingoCage為例實現(xiàn)__iadd__，大家不必在意這個子類，重點在于理解__iadd__實現(xiàn)的思路：

import itertools 
from tombola import Tombola
from bingo import BingoCage
class AddableBingoCage(BingoCage): 
    def __add__(self, other):
        if isinstance(other, Tombola): 
            return AddableBingoCage(self.inspect() + other.inspect()) 
            #self.inspect()繼承自BingoCage,返回當前元素組成的有序元組。
        else:
            return NotImplemented
    def __iadd__(self, other):
        if isinstance(other, Tombola):
            other_iterable = other.inspect() 
        else:
            try:
                other_iterable = iter(other)
            except TypeError: 
                self_cls = type(self).__name__
                msg = "right operand in += must be {!r} or an iterable"
                raise TypeError(msg.format(self_cls))
        self.load(other_iterable) 
        return self