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【Python魔法方法（特殊方法）】

news 来源：原创 2025/5/20 23:11:47

在 Python 中，许多运算符都可以进行重载，以下是一些常见运算符及其对应的魔法方法（特殊方法）：

算术运算符

加法 +：__add__ 用于定义对象相加的行为。例如，当你对两个自定义类的实例使用 + 运算符时，会调用 __add__ 方法。

class MyNumber:def __init__(self, value):self.value = valuedef __add__(self, other):return MyNumber(self.value + other.value)num1 = MyNumber(5)
num2 = MyNumber(3)
result = num1 + num2
print(result.value)

减法 -：__sub__ 你已经了解到它可以用于计算两个对象之间的差值。
在 Python 里，减法运算符 - 的重载并非 Python 库自带的功能，而是 Python 面向对象编程里的一种特性，名为运算符重载。下面详细给你解释这一概念。

运算符重载的概念

运算符重载允许你为自定义类重新定义运算符的行为。比如，在 Python 中，你可以为自定义类定义 __sub__ 方法，这样在使用 - 运算符对该类的实例进行操作时，就会调用你定义的 __sub__ 方法。

`sub` 方法示例

在你的 Cube 类里，__sub__ 方法的定义如下：

def __sub__(self, other):return (self.x - other.x, self.y - other.y)

这里的 self 代表运算符 - 左边的 Cube 实例，other 代表运算符 - 右边的 Cube 实例。该方法返回一个元组，包含两个 Cube 实例在 x 和 y 方向上的坐标差值。

示例代码说明

以下是一个简单的示例，展示了如何使用 __sub__ 方法：

import numpy as np# 假设 SIZE 已经定义
SIZE = 10class Cube:def __init__(self):self.x = np.random.randint(0, SIZE)self.y = np.random.randint(0, SIZE)def __str__(self):return f'{self.x}, {self.y}'def __sub__(self, other):return (self.x - other.x, self.y - other.y)def action(self, choise):if choise == 0:self.move(x=1, y=1)elif choise == 1:self.move(x=-1, y=1)elif choise == 2:self.move(x=1, y=-1)elif choise == 3:self.move(x=-1, y=-1)def move(self, x=False, y=False):if not x:self.x += np.random.randint(-1, 2)else:self.x += xif not y:self.y += np.random.randint(-1, 2)else:self.y += yif self.x < 0:self.x = 0elif self.x >= SIZE - 1:self.x = SIZE - 1if self.y < 0:self.y = 0elif self.y >= SIZE - 1:self.y = SIZE - 1# 创建两个 Cube 实例
cube1 = Cube()
cube2 = Cube()# 打印两个 Cube 实例的位置
print(f"Cube 1 的位置: {cube1}")
print(f"Cube 2 的位置: {cube2}")# 使用减法运算符计算两个 Cube 实例之间的相对位置
relative_position = cube1 - cube2
print(f"Cube 1 相对于 Cube 2 的位置: {relative_position}")

在这个示例中，我们创建了两个 Cube 实例 cube1 和 cube2，接着使用 - 运算符计算它们之间的相对位置。由于我们在 Cube 类中定义了 __sub__ 方法，所以 - 运算符会调用该方法并返回两个 Cube 实例在 x 和 y 方向上的坐标差值。

总结

__sub__ 方法是 Python 运算符重载的一种应用，它允许你为自定义类重新定义减法运算符 - 的行为。通过定义 __sub__ 方法，你可以方便地计算两个 Cube 实例之间的相对位置。

乘法 *：__mul__ 定义对象相乘的行为。

class MyNumber:def __init__(self, value):self.value = valuedef __mul__(self, other):return MyNumber(self.value * other.value)num1 = MyNumber(5)
num2 = MyNumber(3)
result = num1 * num2
print(result.value)

除法 /：__truediv__ 用于实现真除法。

class MyNumber:def __init__(self, value):self.value = valuedef __truediv__(self, other):return MyNumber(self.value / other.value)num1 = MyNumber(6)
num2 = MyNumber(3)
result = num1 / num2
print(result.value)

取模 %：__mod__ 定义取模运算的行为。
幂运算 **：__pow__ 实现幂运算。

比较运算符

等于 ==：__eq__ 用于判断两个对象是否相等。

class MyNumber:def __init__(self, value):self.value = valuedef __eq__(self, other):return self.value == other.valuenum1 = MyNumber(5)
num2 = MyNumber(5)
print(num1 == num2)

不等于 !=：__ne__ 定义不等于的比较逻辑。
小于 <：__lt__ 用于判断一个对象是否小于另一个对象。
小于等于 <=：__le__ 实现小于等于的比较。
大于 >：__gt__ 定义大于的比较行为。
大于等于 >=：__ge__ 实现大于等于的比较。

赋值运算符

加法赋值 +=：__iadd__ 用于定义对象相加并赋值的行为。

class MyNumber:def __init__(self, value):self.value = valuedef __iadd__(self, other):self.value += other.valuereturn selfnum1 = MyNumber(5)
num2 = MyNumber(3)
num1 += num2
print(num1.value)

减法赋值 -=：__isub__
乘法赋值 *=：__imul__
除法赋值 /=：__itruediv__

位运算符

按位与 &：__and__ 定义按位与的行为。
按位或 |：__or__ 实现按位或的运算。
按位异或 ^：__xor__ 定义按位异或的逻辑。
按位取反 ~：__invert__
左移 <<：__lshift__
右移 >>：__rshift__

其他运算符

索引访问 []：__getitem__ 和 __setitem__ 分别用于获取和设置对象的索引元素。

class MyList:def __init__(self):self.data = [1, 2, 3]def __getitem__(self, index):return self.data[index]def __setitem__(self, index, value):self.data[index] = valuemy_list = MyList()
print(my_list[0]) 
my_list[0] = 10
print(my_list[0])

调用对象 ()：__call__ 允许将对象像函数一样调用。

class Adder:def __call__(self, a, b):return a + badder = Adder()
result = adder(3, 5)
print(result)

通过重载这些运算符，你可以让自定义类的对象像内置类型一样进行各种操作，增强代码的可读性和可维护性。