如何重載向量加法運算符+

導語

小編一直都覺本身公衆號的排版很雞肋，從這篇文章開始將使用了新的排版風格，還特地地作了一個卡通二維碼(見文末)，但願你們會喜歡(不要臉地僞裝有不少粉絲)。其實關於排版，小編要真心感謝一下景禹大佬的指導。好了，今天想跟你們談談如何重載運算符+，認真看完這篇文章，你將收穫：

• 瞭解中綴運算符特殊方法的分派機制
• 瞭解向量類如何實現 add 方法
• 瞭解向量類如何實現 radd 方法

a+b背後如何調用特殊方法

你們都知道若a和b都是同類型序列，a+b能夠實現序列接拼，若a和b都是int或者float等數值類型，a+b會實現數學上的加法，見示例1。

#示例1
a = (1,2)
b = (4,5)
print(a+b) #(1,2,4,5)
a = [1,2]
b = [4,5]
print(a+b) #[1,2,4,5]
a = b = 1
print(a+b) #2
a = b = 1.0
print(a+b) #2.0

可是，若是a和b是不一樣類型的序列，他們可否接拼成功呢？

要回答這個問題，咱們先了解一下Python爲中綴運算符特殊方法提供的特殊分派機制，其流程見下圖。

對於表達式a+b，爲了支持涉及不一樣類型的運算，Python解釋器會執行如下幾步操做。

• 若是a有__ add 方法，返回值不是NotImplemented，調用a. add __(b)，而後返回結果
• 若是a沒有__ add 方法，或者調用 add 方法返回NotImplemented，檢查b有沒有 radd 方法，若是有，調用b. radd __(a)方法後沒有返回NotImplemented，返回結果。
• 若是b沒有__ radd 方法，或者調用 radd __方法返回NotImplemented，拋出TypeError，並在錯誤消息中指明操做類型不支持。

radd 是 __ add __的「反向」版本，Alex、Anna和Leo幾位技術大佬喜歡稱之爲「右向」(right)特殊方法，由於他們都在右操做數上調用。

若是a和b是不一樣類型的序列，執行示例2的程序，會發生什麼呢？

#示例2
a = (1,2)
b = [3,4]
print(a+b)

首先解釋器會調用a.__ add (b)方法，由於a和b是不一樣類型的序列，因此返回NotImplemented。而後解釋器檢查b是否有b. radd __ (a) 方法，而後調用該方法，可是仍是返回NotImplemented，最終拋出TypeError結果。

TypeError: can only concatenate tuple (not "list") to tuple

重載運算符+

關於重載運算符，有幾點須要注意一下的：

• 不能重載內置類型的運算符，即list等這些內置類型的運算符不能重載。
• 不能新建運算符，只能重載現有的。
• 有些運算符不能重載，is、and、or和not(位運算&、|和~能夠)。

如今咱們嘗試定義一個Vector類，見示例3。

#示例3
class Vector(object):
    def __init__(self,components):
        self.components = list(components)

若是咱們不對Vector重載運算符+，兩個Vector類相加拋出錯誤，見示例4

#示例4
v1 = Vector([1,2,3])
v2 = Vector([1,2,3])
print(v1+v2)
#TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'Vector' and 'Vector'

好了，咱們如今立刻對Vector重載運算符+吧，見示例5，可是咱們不是實現接拼，而是實現數學上的加法，由於對於一個向量，接拼功能意義不大。

#示例5
class Vector(object):
    def __init__(self,components):
        self.components = list(components)
    
    def __iter__(self):
        return iter(self.components)
    
    def __str__(self):
        return str(self.components)

    def __add__(self,others):
       print("__add__")
       try:
            pairs = itertools.zip_longest(self,others,fillvalue=0.0) 
               return Vector(a+b for a,b in pairs)
       except TypeError:
            return NotImplemented

v1 = Vector([1,2,3])
v2 = Vector([1,2,3])
v3 = [1,2,3]
print(v1+v2)
print(v1+v3)

輸出結果：

__add__
[2,4,6]
__add__
[2,4,6]

從示例5中能夠看到，解析器調用了__ add __方法實現了兩個Vector或者Vector和具備數值元素的可迭代類型的相加。示例5可以實現V1+V3，那是否能實現V3+v1呢？見示例6。

#示例6
print(V3+V1)
#TypeError: can only concatenate list (not "Vector") to list

示例6拋出錯誤了，當解釋器執行v3.__ add (V1)時候，由於調用的是列表的 add 方法，不能與自定義的類型相加，因此返回結果NotImplemented，並嘗試執行V1. radd (V3)方法，可是在自定義的Vector類並無實現該方法，因此最後仍是拋出了TypeError。好了，如今嘗試實現Vector類的 radd __ 方法。在示例5的基礎上添加示例7的代碼。

#示例7
def __radd__(self,other):
    print("__radd__")
    return self+other

再次運行示例6，獲得以下輸出結果。

__radd__
__add__
[2, 4, 6]

當解釋器執行V3.__ add (V1)返回NotImplemented以後，就會調用自定義類中的 radd 方法， radd 方法把計算結果委託給 add __ ，事實上，任何可交換的運算符均可以這麼作。

好啦，以上就是就是小編今天分享的內容，但願對你有用。

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