在 python 类上覆盖 __or__ 运算符

Question

作为一个人为的例子，假设我在 python 中生成一个随机的水果篮。我创建了篮子：

basket = FruitBasket()

现在我想指定篮子中可能出现的特定水果组合。假设我是一个非常挑剔的家伙，篮子要么必须装满苹果和石榴、橙子和葡萄柚，要么只有香蕉。

我正在阅读有关 python 运算符重载的内容，似乎我可以定义 __or__ 和 __and__ 来获得我想要的行为。我想我可以这样做：

basket.fruits = (Apple() & Pomegranate()) | (Banana()) | (Orange() & Grapefruit())

创建两个类（Or 和And）就可以了。当__or__ 或__and__ 被调用时，我只需返回一个新的Or 或And 对象：

def __or__(self, other):
    return Or(self, other)

def __and__(self, other):
    return And(self, other)

我想弄清楚的是如何在不必先实例化水果的情况下做到这一点？为什么我不能在基础 Fruit 类上使用静态 __or__ 方法？我已经尝试过了，但它不起作用：

class Fruit(object):
    @classmethod
    def __or__(self, other):
        return Or(self, other)

并分配水果：

basket.fruits = (Apple & Pomegranate) | (Orange & Grapefruit) | (Banana)

我收到这样的错误：

TypeError: unsupported operand type(s) for |: 'type' and 'type'

对如何进行这项工作有任何想法吗？

Answer 1

__or__在对象的类型上查找；对于Fruit 实例，将是Fruit；对于Fruit，即type。不过，您可以通过使用元类来更改 Fruit 的类型：

class FruitMeta(type):

    def __or__(self, other):
        return Or(self, other)


class Fruit(object):
    __metaclass__ = FruitMeta

（对于 Python 3，语法改为 class Fruit(metaclass=FruitMeta):。）

然后，这可以满足您的所有需求。 Apple | Banana（假设这两个是Fruit 的子类）将产生Or(Apple, Banana)。

不过，这种设计要非常小心。它趋于魔法领域，很容易引起混乱。

（完整的演示，在 Python 2.7 中：）

>>> class Or(object):
...     def __init__(self, a, b):
...             self.a = a
...             self.b = b
...     def __repr__(self):
...             return 'Or({!r}, {!r})'.format(self.a, self.b)
... 
>>> class FruitMeta(type):
...     def __or__(self, other):
...             return Or(self, other)
... 
>>> class Fruit(object):
...     __metaclass__ = FruitMeta
... 
>>> class Apple(Fruit): pass
... 
>>> class Banana(Fruit): pass
... 
>>> Apple | Banana
Or(<class '__main__.Apple'>, <class '__main__.Banana'>)

Answer 2

您不能将特殊（挂钩）方法作为类方法添加到类中，因为它们总是在当前对象的类型上查找；对于类上的实例，对于类，它们会在 type 上查找。请参阅this previous answer 了解原因。

这意味着您需要在metaclass 上实现此功能；元类充当类的类型：

class FruitMeta(type):
    def __or__(cls, other):
        return Or(cls, other)

    def __and__(cls, other):
        return And(cls, other)

那么对于 Python 3：

class Fruit(metaclass=FruitMeta):

或 Python 2：

class Fruit(object):
    __metaclass__ = FruitMeta