在 Python 中启用整数溢出

Question

我想创建一个上下和左右相连的 2D 环境（类似于 Torus 或 Doughnut）。但是，我不想每帧检查对象的 x/y 坐标，而是使用整数溢出来模拟它。
虽然可以进行正常迭代（如下面的示例代码所示），但在某些变量上简单地启用溢出可能会更有效（尽管很危险），尤其是在每帧/迭代中处理数百或数千个对象时。

我可以找到一些在 Python 中也可以模拟整数溢出的示例，例如 this。但是，我正在寻找可以通过在某些变量中启用溢出并跳过一般检查来溢出的东西。

# With normal checking of every instance
import random

width = 100
height = 100

class item():
    global width, height

    def __init__(self):
        self.x = random.randint(0, width)
        self.y = random.randint(0, height)

items = [item for _ in range(10)] # create 10 instances

while True:
    for obj in items:
        obj.x += 10
        obj.y += 20
        while obj.x > width:
            obj.x -= width
        while obj.y > height:
            obj.y -= height
        while obj.x < width:
            obj.x += width
        while obj.y < height:
            obj.y += height

我只想为某些特定的类/对象模拟整数溢出。有没有办法让一些变量自动溢出并循环回到它们的最小值/最大值？

Answer 1

您可以使用properties 来实现具有自定义行为的getter/setter。比如这样：

import random

WIDTH = 100
HEIGHT = 100


class item():

    def __init__(self):
        self._x = random.randint(0, WIDTH - 1)
        self._y = random.randint(0, HEIGHT - 1)

    def __str__(self):
        return '(%r, %r)' % (self._x, self._y)

    @property
    def x(self):
        return self._x

    @x.setter
    def x(self, new_value):
        self._x = new_value % WIDTH

    @property
    def y(self):
        return self._y

    @y.setter
    def y(self, new_value):
        self._y = new_value % HEIGHT


items = [item() for _ in range(10)]

while True:
    for pos in items:
        pos.x += 10
        pos.y += 20
        print(pos)  # to show the results

Answer 2

您可以使用描述符定义对象属性所需的行为。从字里行间看，听起来您希望您的属性表现出value = value % maximum 行为。

from weakref import WeakKeyDictionary

class MaxValue:
    '''A descriptor whose value will be: value modulo maximum.'''
    def __init__(self, maximum, default=0):
        self.maximum = maximum
        self.default = default
        self.data = WeakKeyDictionary()

    def __get__(self, instance, owner):
        return self.data.get(instance, self.default)

    def __set__(self, instance, value):
        self.data[instance] = value % self.maximum

描述符应该是类属性。对于您的示例类：

import random
width = 100
height = 100

class Item:
##    global width, height
    x = MaxValue(width)
    y = MaxValue(height)

    def __init__(self):
        self.x = random.randint(0, width)
        self.y = random.randint(0, height)
    def __str__(self):
        return f'({self.x:>3},{self.y:>3})'

例子：

items = [Item() for _ in range(5)]
print(','.join(f'{item}' for item in items))
for n in range(15):
    for item in items:
        item.x += 10
        item.y += 20
    print(','.join(f'{item}' for item in items))

>>>
( 74,  6),( 49, 19),( 56, 10),( 72, 16),( 83, 16)
( 84, 26),( 59, 39),( 66, 30),( 82, 36),( 93, 36)
( 94, 46),( 69, 59),( 76, 50),( 92, 56),(  3, 56)
(  4, 66),( 79, 79),( 86, 70),(  2, 76),( 13, 76)
( 14, 86),( 89, 99),( 96, 90),( 12, 96),( 23, 96)
( 24,  6),( 99, 19),(  6, 10),( 22, 16),( 33, 16)
( 34, 26),(  9, 39),( 16, 30),( 32, 36),( 43, 36)
( 44, 46),( 19, 59),( 26, 50),( 42, 56),( 53, 56)
( 54, 66),( 29, 79),( 36, 70),( 52, 76),( 63, 76)
( 64, 86),( 39, 99),( 46, 90),( 62, 96),( 73, 96)
( 74,  6),( 49, 19),( 56, 10),( 72, 16),( 83, 16)
( 84, 26),( 59, 39),( 66, 30),( 82, 36),( 93, 36)
( 94, 46),( 69, 59),( 76, 50),( 92, 56),(  3, 56)
(  4, 66),( 79, 79),( 86, 70),(  2, 76),( 13, 76)
( 14, 86),( 89, 99),( 96, 90),( 12, 96),( 23, 96)
( 24,  6),( 99, 19),(  6, 10),( 22, 16),( 33, 16)
>>>

---

不是我的想法 - 在 Python Descriptors Demystified 上找到的

---

MaxValue 的每个实例都需要跟踪（或知道）Item 的每个实例的值 - Item.x 需要知道 x Item 实例 a、b、c、...的值。字典很方便，并且使用了 WeakKeyDictionary，这样如果字典是对 Item 实例的唯一引用，那么该实例可以被垃圾回收。

此解决方案减少了为共享行为的每个属性编写 getter/setter 的需要。