python - 以通用方式为 Python 中的所有子类实现 __neg__

Question

我提前为这个相当长的问题道歉。

我正在实现可调用对象，并希望它们的行为有点像(数学)函数。我有一个基类，其 __call__ 方法会引发 NotImplementedError，因此用户必须子类化才能定义 __call__。我的问题是:如何在 基类 中定义特殊方法 __neg__ 以便子类立即具有预期的行为而无需在 __neg__ 中实现每个子类？我对预期行为的感觉是，如果 f 是具有正确定义的 __call__ 的基类(的子类)的实例，则 -f 应该是与 f 相同的类的实例，拥有与 f 相同的所有属性，除了 __call__，它应该返回f 的 __call__ 的负数。

这是我的意思的一个例子:

class Base(object):
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        raise NotImplementedError, 'Please subclass'

    def __neg__(self):
        def call(*args, **kwargs):
            return -self(*args, **kwargs)
        mBase = type('mBase', (Base,), {'__call__': call})
        return mBase()                                                                                                                                                                                                  

class One(Base):
    def __init__(self data):
        self.data = data

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        return 1

这具有预期的行为:

one = One()
print one()        # Prints  1
minus_one = -one
print minus_one()  # Prints -1

虽然这不是我想要的，因为 minus_one 不是与 one 相同的类的实例(但我可以接受)。

现在我希望新实例minus_one继承one的所有属性和方法；只有 __call__ 方法应该改变。所以我可以将 __neg__ 更改为

    def __neg__(self):
        def call(*args, **kwargs):
            return -self(*args, **kwargs)
        mBase = type('mBase', (Base,), {'__call__': call})
        new = mBase()

        for n, v in inspect.getmembers(self):
            if n != '__call__':
                setattr(new, n, v)

        return new

这似乎可行。我的问题是:这种策略有缺点吗？实现一个通用的 __neg__ 一定是一个标准的练习，但我在网上找不到任何关于它的东西。有推荐的替代品吗？

提前感谢您的任何评论。

Answer 1

您的方法有几个缺点。一个示例是您将原始实例的所有成员复制到新实例——如果您的类覆盖了除 __call__ 之外的任何特殊方法，这将不起作用，因为特殊方法仅在隐式调用时对象类型的字典。此外，它复制了很多实际上从 object 继承的东西，不需要进入实例的 __dict__。

满足您确切要求的更简单方法是使新类型成为实例原始类型的子类。这可以通过在 __neg__() 方法中定义一个本地类来完成:

def __neg__(self):
    class Neg(self.__class__):
        def __call__(self_, *args, **kwargs):
            return -self(*args, **kwargs)
    neg = Base.__new__(Neg)
    neg.__dict__ = self.__dict__.copy()
    return neg

这定义了一个从原始函数类型派生的新类 Neg 并覆盖了它的 __call__() 方法。它使用 Base 的构造函数创建此类的实例——这是为了涵盖 self 的类将采用构造函数参数的情况。最后，我们将直接存储在实例 self 中的所有内容复制到新实例。

如果我要设计系统，我会采用完全不同的方法。我会修复一个函数的接口(interface)，并且每个 函数只依赖这个固定的接口(interface)。我不会费心将实例的所有属性复制到否定函数，而是这样做:

class Function(object):
    def __neg__(self):
        return NegatedFunction(self)
    def __add__(self, other):
        return SumFunction(self, other)

class NegatedFunction(Function):
    def __init__(self, f):
        self.f = f
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        return -self.f(*args, **kwargs)

class SumFunction(Function):
    def __init__(self, *funcs):
        self.funcs = funcs
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        return sum(f(*args, **kwargs) for f in self.funcs)

这种做法不能满足你要求__neg__()返回的函数具有原函数的所有属性和方法，但我认为这个要求就设计而言是相当有问题的.我认为放弃这个要求会给你一个更清晰和更通用的方法(如上例中包含 __add__() 运算符所示)。