Перевантаження операторів в Python

У Python ми можемо змінити спосіб роботи операторів з користувацькими типами даних. Наприклад, ми можемо зробити так, щоб оператор + виконував арифметичне додавання двох чисел або об’єднання двох списків або конкатенацію двох рядків.

Ця можливість в Python, що дозволяє одному і тому ж оператору виконувати різні дії в залежності від контексту, називається перевантаженням оператора.

Спеціальні функції в Python

Функції класу, що починаються з подвійного підкреслення __, називаються спеціальними функціями в Python. Спеціальні функції визначаються інтерпретатором Python і використовуються для реалізації певних можливостей чи поведінки.

Вони називаються “функціями з подвійним підкресленням”, тому що мають префікс та суфікс у вигляді подвійного підкреслення, наприклад __init__() або __add__().

Ось деякі зі спеціальних функцій, які доступні в Python:

Функція	Опис
__init__()	Ініціалізує атрибути об’єкта.
__str__()	Повертає рядкове представлення об’єкта.
__len__()	Повертає довжину об’єкта.
__add__()	Додає два об’єкти.
__call__()	Викликає об’єкти класу як звичайна функція.

Приклад перевантаження оператора в Python

Розглянемо приклад перевантаження оператора + в Python. Для цього нам необхідно визначити у класі функцію __add__().

class Point:
    def __init__(self, x=0, y=0):
        self.x = x
        self.y = y

    def __str__(self):
        return "({0},{1})".format(self.x, self.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)

print(p1 + p2)

class Point:

def __init__(self, x=0, y=0):

self.x = x

self.y = y

def __str__(self):

return "({0},{1})".format(self.x, self.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)

print(p1 + p2)

Результат:

(3,5)

Коли ми виконуємо p1 + p2, Python викликає метод p1.__add__(p2), який, в свою чергу, є Point.__add__(p1,p2). Після цього операція додавання виконується так, як ми вказали.

Аналогічно ми можемо перевантажувати й інші оператори. Нижче наведено таблицю спеціальних функцій, які можна перевантажити.

Оператор	Вираз	Всередині
Додавання (+)	p1 + p2	p1.__add__(p2)
Віднімання (-)	p1 – p2	p1.__sub__(p2)
*Множення ()**	p1 * p2	p1.__mul__(p2)
Піднесення до степеня ()**	p1 ** p2	p1.__pow__(p2)
Ділення (/)	p1 / p2	p1.__truediv__(p2)
Ділення з відкиданням дробової частини (//)	p1 // p2	p1.__floordiv__(p2)
Залишок від ділення (%)	p1 % p2	p1.__mod__(p2)
Побітовий зсув вліво (<<)	p1 << p2	p1.__lshift__(p2)
Побітовий зсув вправо (>>)	p1 >> p2	p1.__rshift__(p2)
Побітове І (&)	p1 & p2	p1.__and__(p2)
Побітове АБО (\|)	p1 \| p2	p1.__or__(p2)
Побітове Виключне АБО (^)	p1 ^ p2	p1.__xor__(p2)
Побітове НЕ (~)	~p1	p1.__invert__()

Перевантаження операторів порівняння в Python

Python не обмежується можливістю перевантаження тільки арифметичних операторів. Ми можемо перевантажувати й оператори порівняння.

Ось приклад перевантаження оператора < для порівняння двох об’єктів класу Person на основі їх віку (члена age):

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    # Перегрузка оператора < 
    def __lt__(self, other):
        return self.age < other.age

p1 = Person("Alice", 20)
p2 = Person("Bob", 30)

print(p1 < p2)  # виведе True
print(p2 < p1)  # виведе False

class Person:

def __init__(self, name, age):

self.name = name

self.age = age

# Перегрузка оператора <

def __lt__(self, other):

return self.age < other.age

p1 = Person("Alice", 20)

p2 = Person("Bob", 30)

print(p1 < p2) # виведе True

print(p2 < p1) # виведе False

Результат:

True False

Тут метод __lt__() перевантажує оператор < для порівняння члена age двох об’єктів.

Метод __lt__() повертає:

True, якщо age першого об’єкта менше age другого об’єкта;

False, якщо age першого об’єкта більше age другого об’єкта.

Список операторів порівняння, які можна перевантажити в Python:

Оператор	Вираз	Всередині
Менше ніж (<)	p1 < p2	p1.__lt__(p2)
Менше або Дорівнює (<=)	p1 <= p2	p1.__le__(p2)
Дорівнює (==)	p1 == p2	p1.__eq__(p2)
Не дорівнює (!=)	p1 != p2	p1.__ne__(p2)
Більше ніж (>)	p1 > p2	p1.__gt__(p2)
Більше або Дорівнює (>=)	p1 >= p2	p1.__ge__(p2)