演算子オーバーロードの基本概念

単項演算子のオーバーロード

単項演算子では、オブジェクトに対する正符号(+)と負符号(-)の動作を定義します。

import math
from array import array

class Vector:
    def __init__(self, elements):
        self._elements = array('d', elements)
    
    def __neg__(self):
        """負符号(-)演算子のオーバーロード"""
        return Vector(-x for x in self._elements)
    
    def __pos__(self):
        """正符号(+)演算子のオーバーロード"""
        return Vector(self._elements)
    
    def __iter__(self):
        return iter(self._elements)
    
    def __str__(self):
        return str(tuple(self._elements))

# 単項演算子のテスト
vector = Vector([3, 4, 5])
print(-vector)  # (-3.0, -4.0, -5.0)
print(+vector)  # (3.0, 4.0, 5.0)

加算演算子のオーバーロード

ベクトル同士の加算を実装するには、__add__メソッドを定義します。

class Vector:
    def __init__(self, elements):
        self._elements = array('d', elements)
    
    def __add__(self, other):
        """加算演算子(+)のオーバーロード"""
        if len(self._elements) != len(other._elements):
            raise ValueError("ベクトルの次元が一致しません")
        return Vector(a + b for a, b in zip(self._elements, other._elements))
    
    def __radd__(self, other):
        """右側加算の実装"""
        return self.__add__(other)
    
    def __iter__(self):
        return iter(self._elements)
    
    def __str__(self):
        return str(tuple(self._elements))

# 加算演算子のテスト
v1 = Vector([1, 2, 3])
v2 = Vector([4, 5, 6])
result = v1 + v2
print(result)  # (5.0, 7.0, 9.0)

比較演算子のオーバーロード

等価比較演算子を実装する例を示します。

class Vector:
    def __init__(self, elements):
        self._elements = array('d', elements)
    
    def __eq__(self, other):
        """等価比較演算子(==)のオーバーロード"""
        if len(self._elements) != len(other._elements):
            return False
        return all(a == b for a, b in zip(self._elements, other._elements))
    
    def __iter__(self):
        return iter(self._elements)
    
    def __len__(self):
        return len(self._elements)

# 比較演算子のテスト
v1 = Vector([1, 2, 3])
v2 = Vector([1, 2, 3])
v3 = Vector([4, 5, 6])
print(v1 == v2)  # True
print(v1 == v3)  # False

拡張代入演算子のオーバーロード

拡張代入演算子+=を実装するには、__iadd__メソッドを定義します。

class Vector:
    def __init__(self, elements):
        self._elements = array('d', elements)
    
    def __iadd__(self, other):
        """拡張加算代入演算子(+=)のオーバーロード"""
        if len(self._elements) != len(other._elements):
            raise ValueError("ベクトルの次元が一致しません")
        for i in range(len(self._elements)):
            self._elements[i] += other._elements[i]
        return self
    
    def __iter__(self):
        return iter(self._elements)
    
    def __str__(self):
        return str(tuple(self._elements))

# 拡張代入演算子のテスト
v1 = Vector([1, 2, 3])
v2 = Vector([4, 5, 6])
v1 += v2
print(v1)  # (5.0, 7.0, 9.0)

演算子オーバーロードの実装ポイント

• 単項演算子は__neg__と__pos__で実装
• 二項演算子は__add__、__sub__などで実装
• 比較演算子は__eq__、__lt__などで実装
• 拡張代入演算子は__iadd__、__isub__などで実装
• 演算子の優先順位はPythonの組み込みルールに従う