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我们知道，+ 运算符可以对两个数字执行加法，合并两个列表，或连接两个字符串。
经过一些调整，我们也可以使用 + 运算符来处理用户定义的[对象] (/python-objects-classes)。Python 中的这项功能，允许同一个运算符根据上下文具有不同的含义，这称为运算符重载。
Python 特殊函数
在 Python 中，名称前后带有两个下划线 __ 的方法具有特殊含义。例如，__add__()、__len__() 等。
这些特殊方法可以用于实现某些功能或行为。
让我们使用 __add__() 方法来添加两个数字，而不是使用 + 运算符。
number1 = 5
# similar to number2 = number1 + 6
number2 = number1.__add__(6)
print(number2) # 11可以在整数上使用 __add__() 方法，因为
- Python 中的一切都是对象，包括整数。
- 整数定义了我们可以使用的
__add__()方法。
事实上，+ 运算符在内部调用 __add__() 方法来添加整数和浮点数。
以下是 Python 中可用的一些特殊函数
| 函数 | 描述 |
|---|---|
__init__() |
初始化对象的属性。 |
__str__() |
返回对象的字符串表示形式。 |
__len__() |
返回对象的长度。 |
__add__() |
添加两个对象。 |
__call__() |
像普通函数一样调用类的对象。 |
如何使用运算符重载？
假设我们想使用 + 运算符来添加两个用户定义的[对象] (/python-objects-classes)。
由于 + 运算符在内部调用 __add__() 方法，如果我们在类中实现此方法，我们可以使该类的对象与 + 运算符一起使用。
示例：添加两个坐标（不使用重载）
让我们首先编写一个程序来添加两个坐标（不使用 + 运算符重载）。
class Point:
def __init__(self, x = 0, y = 0):
self.x = x
self.y = y
def add_points(self, other):
x = self.x + other.x
y = self.y + other.y
return Point(x, y)
p1 = Point(1, 2)
p2 = Point(2, 3)
p3 = p1.add_points(p2)
print((p3.x, p3.y)) # Output: (3, 5)在上面的示例中，我们创建了 add_points() 方法来添加两个点。为了调用此方法，我们使用了 p1.add_points(p2)。
让我们使用 + 运算符编写相同的代码来添加两个点。
示例：添加两个坐标（使用重载）
class Point:
def __init__(self, x = 0, y = 0):
self.x = x
self.y = y
def __add__(self, other):
x = self.x + other.x
y = self.y + other.y
return Point(x, y)
p1 = Point(1, 2)
p2 = Point(2, 3)
# this statment calls the __add__() method
p3 = p1 + p2
print((p3.x, p3.y)) # Output: (3, 5)在这里，p1 + p2 这段代码调用 __add__(self, other) 方法。self 参数接收 p1，而 other 参数接收 p2 作为参数。
不要滥用运算符
在上面的程序中，我们本可以很容易地将 + 运算符用于减法，如下所示
def __add__(self, other):
x = self.x - other.x
y = self.y - other.y
return Point(x, y)现在上面代码中的 + 运算符执行点的减法。即使程序没有错误，你也应该绝对避免这样做。在运算符重载期间，我们应该始终适当地使用运算符。
同样，我们也可以重载其他运算符。我们需要实现的特殊函数如下表所示。
| 运算符 | 表达式 | 内部 |
|---|---|---|
| 加法 | p1 + p2 |
p1.__add__(p2) |
| 减法 | p1 - p2 |
p1.__sub__(p2) |
| 乘法 | p1 * p2 |
p1.__mul__(p2) |
| 幂 | p1 ** p2 |
p1.__pow__(p2) |
| 除法 | p1 / p2 |
p1.__truediv__(p2) |
| 整数除法 | p1 // p2 |
p1.__floordiv__(p2) |
| 余数（模） | p1 % p2 |
p1.__mod__(p2) |
| 按位左移 | p1 << p2 |
p1.__lshift__(p2) |
| 按位右移 | p1 >> p2 |
p1.__rshift__(p2) |
| 按位与 | p1 & p2 |
p1.__and__(p2) |
| 按位或 | p1 | p2 |
p1.__or__(p2) |
| 按位异或 | p1 ^ p2 |
p1.__xor__(p2) |
| 按位非 | ~p1 |
p1.__invert__() |
重载比较运算符
Python 运算符重载不限于算术运算符。我们也可以重载比较运算符。
这是一个示例，说明我们如何重载 < 运算符，以根据其 age 比较 Person 类的两个对象
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
# overload < operator
def __lt__(self, other):
return self.age < other.age
p1 = Person("Alice", 20)
p2 = Person("Bob", 30)
print(p1 < p2) # prints True
print(p2 < p1) # prints False输出
True False
在这里，__lt__() 重载 < 运算符以比较两个对象的 age 属性。
__lt__() 方法返回
True- 如果第一个对象的 age 小于第二个对象的 ageFalse- 如果第一个对象的 age 大于第二个对象的 age
同样，我们需要实现以重载其他比较运算符的特殊函数如下表所示。
| 运算符 | 表达式 | 内部 |
|---|---|---|
| 小于 | p1 < p2 |
p1.__lt__(p2) |
| 小于或等于 | p1 <= p2 |
p1.__le__(p2) |
| 等于 | p1 == p2 |
p1.__eq__(p2) |
| 不等于 | p1 != p2 |
p1.__ne__(p2) |
| 大于 | p1 > p2 |
p1.__gt__(p2) |
| 大于或等于 | p1 >= p2 |
p1.__ge__(p2) |
运算符重载的优点
以下是运算符重载的一些优点
- 通过允许使用熟悉的运算符来提高代码可读性。
- 确保类的对象与内置类型和其他用户定义类型行为一致。
- 简化代码编写，特别是对于复杂数据类型。
- 通过实现一个运算符方法并将其用于其他运算符，实现代码重用。
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