Python魔术方法add详解：轻松实现自定义加法运算25

在Python中，我们经常使用加法运算符`+`来进行数值相加或字符串拼接。但你是否想过，如何自定义我们自己创建的类的加法运算呢？这就要用到Python的魔术方法`__add__`。魔术方法，也称特殊方法或双下划线方法，它们是Python中以双下划线开头和结尾的方法，例如`__init__`、`__str__`、`__len__`等等。这些方法赋予了我们对Python内置操作符和功能进行自定义的能力，`__add__`就是其中之一，它负责定义`+`运算符在自定义类对象上的行为。

让我们先从一个简单的例子开始。假设我们想创建一个表示二维向量的类，并希望能够使用`+`运算符来进行向量相加。我们可以这样实现：```python
class Vector2D:
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
def __add__(self, other):
if isinstance(other, Vector2D):
return Vector2D(self.x + other.x, self.y + other.y)
else:
raise TypeError("unsupported operand type(s) for +: 'Vector2D' and '{}'".format(type(other).__name__))
def __str__(self):
return f"({self.x}, {self.y})"
v1 = Vector2D(1, 2)
v2 = Vector2D(3, 4)
v3 = v1 + v2
print(v3) # Output: (4, 6)
#测试错误处理
try:
v4 = v1 + 5
except TypeError as e:
print(e) #Output: unsupported operand type(s) for +: 'Vector2D' and 'int'
```

在这个例子中，`__add__`方法接受另一个对象`other`作为参数。它首先检查`other`是否为`Vector2D`类型的对象。如果是，则返回一个新的`Vector2D`对象，其x和y坐标分别为两个向量的x和y坐标之和。如果不是，则抛出一个`TypeError`异常，提示不支持该类型的加法运算。`__str__`方法则定义了对象的字符串表示形式，方便打印输出。

需要注意的是，`__add__`方法返回的是一个新的`Vector2D`对象，而不是修改自身。这是Python中操作符重载的一个重要原则：尽量避免修改自身对象，以保持代码的简洁性和可预测性。这与一些其他语言（例如C++）中可能直接修改自身对象的做法有所不同。

除了`__add__`，Python还提供了其他与算术运算符相关的魔术方法，例如：
`__sub__`: 实现减法运算符 `-`
`__mul__`: 实现乘法运算符 `*`
`__truediv__`: 实现真除法运算符 `/`
`__floordiv__`: 实现地板除运算符 `//`
`__mod__`: 实现取模运算符 `%`
`__pow__`: 实现幂运算符 ``

这些方法的实现方式与`__add__`类似，都需要根据实际情况返回相应的结果。此外，还有一些与增量赋值相关的魔术方法，例如`__iadd__` (+=), `__isub__` (-=),等等。这些方法允许你自定义增量赋值运算符的行为。如果未实现`__iadd__`，Python会自动调用`__add__`和赋值语句来实现+=的功能。

更进一步，我们可以让我们的`Vector2D`类支持与标量的加法和减法:```python
class Vector2D:
# ... (previous code) ...
def __add__(self, other):
if isinstance(other, Vector2D):
return Vector2D(self.x + other.x, self.y + other.y)
elif isinstance(other,(int,float)):
return Vector2D(self.x + other, self.y + other)
else:
raise TypeError("unsupported operand type(s) for +: 'Vector2D' and '{}'".format(type(other).__name__))
def __radd__(self,other): #处理 5 + v1 的情况
if isinstance(other,(int,float)):
return Vector2D(self.x + other, self.y + other)
else:
return NotImplemented
# ... (rest of the code) ...
v1 = Vector2D(1,2)
v5 = v1 + 5
print(v5) # Output: (6,7)
v6 = 5 + v1
print(v6) # Output: (6,7)
```