Python __add__() 如何使用

在 Python 中，__add__() 是一个特殊方法（也称为魔术方法或双下方法），用于定义对象之间的加法操作。通过实现 __add__() 方法，我们可以自定义类的实例在遇到 + 运算符时的行为。本文将详细介绍 __add__() 的使用方法，并通过示例代码帮助读者更好地理解其工作原理。

1. __add__() 方法的基本概念

__add__() 是 Python 中的一个特殊方法，用于定义对象的加法操作。当我们对两个对象使用 + 运算符时，Python 会自动调用第一个对象的 __add__() 方法，并将第二个对象作为参数传递给它。__add__() 方法的返回值就是 + 运算的结果。

1.1 语法

def __add__(self, other):
    # 自定义加法操作的逻辑
    return result

• self：表示当前对象。
• other：表示与当前对象相加的另一个对象。
• result：返回加法操作的结果。

1.2 示例

假设我们有一个 Point 类，表示二维平面上的一个点。我们可以通过实现 __add__() 方法来定义两个点的加法操作。

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

    def __add__(self, other):
        return Point(self.x + other.x, self.y + other.y)

    def __repr__(self):
        return f"Point({self.x}, {self.y})"

# 创建两个点
p1 = Point(1, 2)
p2 = Point(3, 4)

# 使用 + 运算符
p3 = p1 + p2
print(p3)  # 输出: Point(4, 6)

在这个例子中，p1 + p2 会自动调用 p1.__add__(p2)，并返回一个新的 Point 对象 p3，其坐标是 p1 和 p2 坐标的和。

2. __add__() 方法的实现细节

2.1 处理不同类型的对象

在实际应用中，我们可能会遇到需要将不同类型的对象相加的情况。例如，我们可能希望将一个 Point 对象与一个整数相加。在这种情况下，我们需要在 __add__() 方法中处理不同类型的 other 参数。

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

    def __add__(self, other):
        if isinstance(other, Point):
            return Point(self.x + other.x, self.y + other.y)
        elif isinstance(other, (int, float)):
            return Point(self.x + other, self.y + other)
        else:
            return NotImplemented

    def __repr__(self):
        return f"Point({self.x}, {self.y})"

# 创建点
p1 = Point(1, 2)

# 点与整数相加
p2 = p1 + 3
print(p2)  # 输出: Point(4, 5)

# 点与浮点数相加
p3 = p1 + 2.5
print(p3)  # 输出: Point(3.5, 4.5)

在这个例子中，__add__() 方法首先检查 other 的类型。如果 other 是 Point 类型，则执行点的加法操作；如果 other 是整数或浮点数，则将 other 加到 Point 的 x 和 y 坐标上；否则，返回 NotImplemented，表示不支持该类型的加法操作。

2.2 处理 NotImplemented

当 __add__() 方法返回 NotImplemented 时，Python 会尝试调用 other 对象的 __radd__() 方法（反向加法）。如果 other 对象也没有实现 __radd__() 方法，Python 会抛出 TypeError。

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

    def __add__(self, other):
        if isinstance(other, Point):
            return Point(self.x + other.x, self.y + other.y)
        elif isinstance(other, (int, float)):
            return Point(self.x + other, self.y + other)
        else:
            return NotImplemented

    def __radd__(self, other):
        return self.__add__(other)

    def __repr__(self):
        return f"Point({self.x}, {self.y})"

# 创建点
p1 = Point(1, 2)

# 整数与点相加
p2 = 3 + p1
print(p2)  # 输出: Point(4, 5)

在这个例子中，3 + p1 会首先调用 int 类型的 __add__() 方法，但由于 int 类型不支持与 Point 类型的加法操作，Python 会尝试调用 p1 的 __radd__() 方法。__radd__() 方法会将 3 作为 other 参数传递给 __add__() 方法，从而实现整数与点的加法操作。

3. __add__() 方法的应用场景

3.1 自定义数学运算

__add__() 方法最常见的应用场景是自定义数学运算。例如，我们可以定义一个 Vector 类，表示二维向量，并通过 __add__() 方法实现向量的加法操作。

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

    def __add__(self, other):
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)

    def __repr__(self):
        return f"Vector({self.x}, {self.y})"

# 创建两个向量
v1 = Vector(1, 2)
v2 = Vector(3, 4)

# 向量相加
v3 = v1 + v2
print(v3)  # 输出: Vector(4, 6)

3.2 自定义字符串拼接

我们还可以通过 __add__() 方法自定义字符串拼接操作。例如，我们可以定义一个 CustomString 类，表示自定义字符串，并通过 __add__() 方法实现字符串的拼接。

class CustomString:
    def __init__(self, value):
        self.value = value

    def __add__(self, other):
        if isinstance(other, CustomString):
            return CustomString(self.value + other.value)
        elif isinstance(other, str):
            return CustomString(self.value + other)
        else:
            return NotImplemented

    def __repr__(self):
        return f"CustomString({self.value})"

# 创建自定义字符串
s1 = CustomString("Hello")
s2 = CustomString(" World")

# 字符串拼接
s3 = s1 + s2
print(s3)  # 输出: CustomString(Hello World)

4. 总结

__add__() 方法是 Python 中用于定义加法操作的特殊方法。通过实现 __add__() 方法，我们可以自定义类的实例在遇到 + 运算符时的行为。本文介绍了 __add__() 方法的基本概念、实现细节以及应用场景，并通过示例代码帮助读者更好地理解其工作原理。希望本文能帮助读者掌握 __add__() 方法的使用，并在实际编程中灵活运用。