让一元运算符与 Python 类一起工作

Question

代码：

>>> class Negative: 
...      pass

>>> class Positive:
...    @classmethod
...    def __neg__(cls):
...        return Negative

所以我试试

>>> -Positive is Negative
TypeError: bad operand type for unary -: 'type'

这可行

>>> -Positive() is Negative
True

其他一元运算符及其相关的“魔术”方法（例如~ 和__invert__、+ 和__pos__ 等）也是如此。

为什么它适用于实例而不适用于类？我怎样才能让它工作？

编辑：我已按照建议修改了代码，以便在元类中移动魔法方法。

class Negative: pass

class PositiveMeta(type):
    def __neg__(cls):
        return Negative

class Positive(metaclass=PositiveMeta): pass

Answer 1

您的代码无法按照最初编写的方式运行的原因是您无法在实例中定义魔术方法。根据docs：

对于自定义类，特殊方法的隐式调用只有在对象类型上定义时才能保证正常工作，而不是在对象的实例字典中。

这适用于类（它们是某些元类的实例），就像它适用于“常规”对象一样。从这个意义上说，这个问题等同于以下任何一个问题：Overriding special methods on an instance、Why does Python's bool builtin only look at the class-level __bool__ method、Assigning (instead of defining) a __getitem__ magic method breaks indexing。

用@classmethod 装饰你的魔法方法类似于将通过__get__ 获得的绑定方法分配给一个实例。在这两种情况下，Python 都会忽略任何未在类中定义的描述符。

这也是-Positive() is Negative 起作用的原因。当您否定Positive 的实例时，解释器会在类中查找__neg__。在这里用@classmethod 装饰是完全多余的，因为无论如何你都忽略了输入参数。但是现在你有了一个返回类对象的神奇方法。

要在你的类对象上正确定义一个魔法方法，你需要在元类上定义它：

class MetaPositive(type):
    def __neg__(self):
        return Negative

class Negative: pass

class Positive(metaclass=MetaPositive): pass

这里有趣的是，这不仅限于一元运算符。您可以在元类上定义 any dunder 方法，并让您的类支持相应的操作：

class MetaPositive(type):
    def __gt__(self, other):
        if other is Negative:
            return True
        return False

现在您可以使用> 运算符来比较您的类。我并不是在暗示你应该做那样的事情，但这种可能性肯定是存在的。

问题仍然存在，就像它经常发生的那样，你为什么要首先做这样的事情。

Answer 2

试试这个：

class Negative:
    pass

class meta(type):
    def __neg__(cls):
        return Negative

class Positive(metaclass=meta):
    pass

-Positive
#output __main__.Negative

Answer 3

这似乎有效：

class Negative: pass

class PositiveMeta(type):
    def __neg__(self):
        return Negative

class Positive(metaclass=PositiveMeta):
    pass

print(-Positive is Negative)  # prints True