Nạp chồng toán tử trong Python mới nhất

Bạn cũng có thể thay đổi ý nghĩa sâu sắc của toán tử trong Python tùy thuộc vào toán hạng được dùng & ta gọi đó là nạp chồng toán tử.

Nạp chồng toán tử trong Python là gì?

Toán tử Python làm việc bằng các hàm được dựng sẵn, nhưng một toán tử có thể được dùng để thực hiện nhiều hoạt động khác nhau. Ví dụ với toán tử ‘ + ‘, bạn cũng có thể cộng số học hai số với nhau, có thể kết hợp hai danh sách, hoặc nối hai chuỗi khác nhau lại…

Tính năng này trong Python gọi là nạp chồng toán tử, cho phép cùng một toán tử được dùng khác nhau tùy từng ngữ cảnh.

Vậy vấn đề gì sẽ xảy ra khi ta dùng nạp chồng toán tử với object của một lớp do người sử dụng khai báo? Hãy theo dõi ví dụ mô phỏng một điểm trong hệ tọa độ hai chiều sau:

class Point:
     def __init__(self, x = 0, y = 0):
        self.x = x
        self.y = y

Ta chạy chương trình & nhập vào các điểm:

>>> p1 = Point(2,3)
>>> p2 = Point(-1,2)
>>> p1 + p2
Traceback (most recent call last):
...
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'Point' and 'Point'

Chương trình ngay lập tức báo lỗi TypeError vì Python không thể nhận hai đối tượng Point cùng lúc.

Để xử lý vấn đề này, ta sẽ dùng nạp chồng toán tử.

Trước tiên hãy tìm hiểu qua một số hàm đặc biệt sau đây.

Các hàm đặc biệt trong Python

Hàm trong Class được bắt đầu với hai dấu gạch dưới liền nhau (__) là các hàm đặc biệt, mang các ý nghĩa sâu sắc đặc biệt.

Có rất nhiều hàm đặc biệt trong Python & một trong đó là hàm __init__() mà Quantrimang đã giới thiệu trước đó trong bài học về Class & Object. Hàm này được gọi bất kỳ lúc nào khởi tạo một đối tượng, một biến mới trong class.

Mục đích khi dùng các hàm đặc biệt này là giúp những hàm của chúng ta tương thích với những hàm được dựng sẵn trong Python.

>>> p1 = Point(2,3)
>>> print(p1)
<__main__.Point object at 0x00000000031F8CC0vàgt;

Bạn nên khai báo phương thức __str__() trong class để kiểm soát cách hiển thị kết quả được in ra.

class Point:
     def __init__(self, x = 0, y = 0):
        self.x = x
        self.y = y

     def __str__(self):
        return "({0},{1})".format(self.x,self.y)

& hiện nay thử lại với hàm print()

>>> p1 = Point(2,3)
>>> print(p1)
(2,3)

Dùng __str__() làm kết quả hiển thị chuẩn hơn. Ngoài ra bạn cũng có thể in ra kết quả tương tự như bằng phương pháp dùng hàm tích hợp sẵn trong Python là str() hoặc format().

>>> str(p1)
'(2,3)'

>>> format(p1)
'(2,3)'

Khi dùng str() & format(), Python thực hiện lệnh gọi p1.__str__() nên kết quả được trả về tương tự như.

Nạp chồng toán tử ‘ + ‘ trong Python

Để nạp chồng toán tử ‘ + ‘, ta sẽ dùng hàm __add__() trong class. Ta có thể triển khai nhiều công việc bằng hàm này, ví dụ như cộng hai điểm tọa độ ở ví dụ phía bên trên.

class Point:
     def __init__(self, x = 0, y = 0):
        self.x = x
        self.y = y

     def __str__(self):
        return "({0},{1})".format(self.x,self.y)

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

Ta chạy chương trình & nhập vào các điểm:

>>> p1 = Point(2,3)
>>> p2 = Point(-1,2)
>>> print(p1 + p2)
(1,5)

Ở chương trình này, khi bạn thực hiện p1 + p2, Python sẽ gọi ra p1.__add__(p2).

Giống như như vậy, bạn cũng có thể nạp chồng nhiều toán tử khác. Quantrimang xin giới thiệu một số hàm đặc biệt sử dụng cho nạp chồng toán tử trong bảng dưới đây:

TOÁN TỬ	BIỂU DIỄN	HOẠT ĐỘNG
Phép cộng	p1 + p2	p1.__add__(p2)
Phép trừ	p1 – p2	p1.__sub__(p2)
Phép nhân	p1 * p2	p1.__mul__(p2)
Lũy thừa	p1 ** p2	p1.__pow__(p2)
Phép chia	p1 / p2	p1.__truediv__(p2)
Phép chia lấy phần nguyên (Floor Division)	p1 // p2	p1.__floordiv__(p2)
Số dư (modulo)	p1 % p2	p1.__mod__(p2)
Thao tác trên bit: phép dịch trái	p1 << p2	p1.__lshift__(p2)
Thao tác trên bit: phép dịch phải	p1 >> p2	p1.__rshift__(p2)
Thao tác trên bit: phép AND	p1 & p2	p1.__and__(p2)
Thao tác trên bit: phép OR	p1 | p2	p1.__or__(p2)
Thao tác trên bit: phép XOR	p1 ^ p2	p1.__xor__(p2)
Thao tác trên bit: phép NOT	~p1	p1.__invert__()

Nạp chồng toán tử so sánh trong Python

Python không chỉ giới hạn được phép nạp chồng các toán tử toán học, mà còn cho phép người sử dụng nạp chồng toán tử so sánh.

Có nhiều toán tử so sánh được bổ trợ bởi Python, ví dụ như: <, >, <=, >=, ==,…

Bạn dùng nạp chồng toán tử này khi muốn so sánh các đối tượng trong lớp với nhau.

Ví dụ bạn muốn so sánh các điểm trong class Point, hãy so sánh độ lớn của các điểm này bắt đầu từ gốc tọa độ, thực hiện như sau:

class Point:
     def __init__(self, x = 0, y = 0):
        self.x = x
        self.y = y

     def __str__(self):
        return "({0},{1})".format(self.x,self.y)

     def __lt__(self,other):
        self_mag = (self.x ** 2) + (self.y ** 2)
        other_mag = (other.x ** 2) + (other.y ** 2)
        return self_mag < other_mag

Ta chạy chương trình & nhập vào các điểm & toán tử sử dụng để só sánh:

>>> Point(1,1) < Point(-2,-3)
True

>>> Point(1,1) < Point(0.5,-0.2)
False

>>> Point(1,1) < Point(1,1)
False

Giống như như vậy, bạn cũng có thể nạp chồng nhiều toán tử so sánh khác. Quantrimang xin giới thiệu một số hàm đặc biệt sử dụng cho nạp chồng toán tử so sánh trong bảng dưới đây:

TOÁN TỬ	BIỂU DIỄN	HOẠT ĐỘNG
Nhỏ hơn	p1 < p2	p1.__lt__(p2)
Nhỏ hơn hoặc bằng	p1 <= p2	p1.__le__(p2)
Bằng	p1 == p2	p1.__eq__(p2)
Khác	p1 != p2	p1.__ne__(p2)
Lớn hơn	p1 > p2	p1.__gt__(p2)
Lớn hơn hoặc bằng	p1 >= p2	p1.__ge__(p2)

Xem thêm:

• Nạp chồng toán tử trong C#
• Nạp chồng toán tử quan hệ trong C++
• Lập trình hướng đối tượng trong Python

Bài trước: Đa kế thừa (Multiple Inheritance) trong Python