用子类的类型初始化父类中的对象

Question

我编写了一个父类，在其中定义了所有子类都应具有的一些函数（示例 __mul__、__truediv__ 等）。这些函数在执行后应该保持子类的类型。

这里有一些代码来解释我的意思：

class Magnet():
    
    def __init__(self, length, strength):
        
        self.length = length
        self.strength = strength
        
        return
    
    def __mul__(self, other):

        if np.isscalar(other):
            return Magnet(self.length, self.strength * other)

        else:
            return NotImplemented
        
class Quadrupole(Magnet):
    
    def __init__(self, length, strength, name):
        
        super().__init__(length, strength)
        
        self.name = name
        
        return

现在如果我这样做：

Quad1 = Quadrupole(2, 10, 'Q1')
Quad2 = Quad1 * 2

那么 Quad1 属于“__main__.Quadrupole”类型，Quad2 属于“__main__.Magnet”类型。

我想知道如何做到这一点，以便保留子类型并且不会将其重新转换为父类型。一种解决方案是在子类中重新定义这些函数并更改

        if np.isscalar(other):
            return Magnet(self.length, self.strength * other)

到

        if np.isscalar(other):
            return Quadrupole(self.length, self.strength * other)

但进行继承的主要原因是不复制粘贴代码。可能类似于 super() 但向下，或者可能是类类型的占位符...

感谢您的帮助。

采用的解决方案

使用

return type(self)(self.length, self.strength * other)

有魅力。它会引发错误，因为我忘记在 Magnet.__init__() 中添加“名称”参数（我的原始代码确实如此，但在简化示例时搞砸了）。

我在这里也发现了同样的问题：Returning object of same subclass in __add__ operator

Answer 1

解决方案 1

您可以使用type(self) 获取类型并从中创建一个新对象。

def __mul__(self, other):
    if np.isscalar(other):
        return type(self)(self.length, self.strength * other)
    raise NotImplemented

（也提出了NotImplemented而不是返回它。）

现在使用您的代码将导致：

    return type(self)(self.length, self.strength * other)
TypeError: __init__() missing 1 required positional argument: 'name'

这需要Quadrupole 有name 的默认参数。

class Quadrupole(Magnet):
    def __init__(self, length, strength, name='unknown'):
        super().__init__(length, strength)
        self.name = name

你的代码很开心，但你可能不开心。原因是您现在丢失了有关 Quadrupole 类的 name 的信息。

解决方案 2

您正在返回该类的新实例，有时这不是必需的，您可以改变旧类。这会将您的代码简化为：

def __mul__(self, other):
    if np.isscalar(other):
        self.strength *= other.strength
        return self
    raise NotImplemented

这会改变你的旧实例。

解决方案 3

解决方案 1 的主要问题是您会丢失信息，因为您正在创建一个新类。现在一个可能的选择是只复制那个类。不幸的是，复制一个类并不总是那么简单。

基于this SO question，在这种情况下使用deepcopy 可能会起作用，但如果你有一个复杂的类结构，你可能必须实现__copy__ 才能得到你想要的。

def __mul__(self, other):
    if np.isscalar(other):
        class_copy = deepcopy(self)
        class_copy.strength *= other
        return class_copy
    raise NotImplemented

您可以选择提供__copy__ 方法。对于提供的代码 sn-p 这不是必需的，但在更复杂的情况下可能是必需的。

def __copy__(self):
    return Quadrupole(self.length, self.strength, self.name)