特殊なメソッド

特殊なメソッド
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教科書 p.240（Lesson 8.6）

クラスに特別な名前のメソッドを用意することで、Python の組み込み関数の処理や演算子の処理を上書き（オーバーライド（override））できるようになります。これらのメソッドは、特殊メソッド（special method） と呼ばれます。

特殊メソッドは、メソッド名の前後に __（アンダースコア2つ）を付けた名前を持ちます。以下の通りです。aというオブジェクトに該当するメソッドが定義された場合、関数名(a) が呼び出せるようになります。

以下の他にも、オブジェクトを生成する際に呼び出される __new__ や、生成後に初期化する __init__、オブジェクトが削除される際に呼び出される __del__ などもあります。

定義するメソッド	対応する関数/演算子	概要
`__str__(self)`	`str(a)`	オブジェクトを文字列に変換する。
`__format__(self)`	`format(a)`	フォーマットした文字列を返す。
`__int__(self)`	`int(a)`	オブジェクトを整数に変換して返す。
`__float__(self)`	`float(a)`	オブジェクトを浮動小数点数に変換して返す。
`__repr__(self)`	`repr(a)`	式の評価となる文字列を返す。
`__add__(self, other)`	`a + other`	足し算の演算子が利用できるようになる。
`__sub__(self, other)`	`a - other`	引き算の演算子が利用できるようになる。
`__mul__(self, other)`	`a * other`	掛け算の演算子が利用できるようになる。
`__truediv__(self, other)`	`a / other`	割り算の演算子が利用できるようになる。
`__floordiv__(self, other)`	`a // other`	切り捨て割り算の演算子が利用できるようになる。
`__mod__(self, other)`	`a % other`	剰余の演算子が利用できるようになる。

コレクションに対する特殊メソッド
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新たにコレクションのクラスを定義した場合、以下のメソッドを定義することもできます。

定義するメソッド	対応する関数/演算子	概要
`__len__(self)`	`len(a)`	コレクションの長さを返す。
`__getitem__(self, key)`	`a[key]`	要素を取得する。
`__setitem_(self, key, value)`	`a[key] = value`	要素に代入する。
`__delitem__(self, key)`	`del a[key]`	要素を削除する。
`__iter__(self)`	`iter(a)`	イテレータを返す。
`__reversed__(self)`	`reversed(a)`	逆順にするイテレータを返す。

その他の特殊メソッド
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ここまでに挙げた以外にも様々な特殊メソッドがあります。次のようなサイトにまとめられているので、参考にしてください。

特殊メソッドの例
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例えば、平面上の点を表すクラスである Point を定義したいとします。

class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    def __str__(self):
        return f"({self.x}, {self.y})"
    def __add__(self, other):
        return Point(self.x + other.x, self.y + other.y)
    def __sub__(self, other):
        return Point(self.x - other.x, self.y - other.y)

p1 = Point(3, 4)
p2 = Point(2, 1)
p3 = p1 + p2
assert str(p3) == "(5, 5)", "加算が正しくありません"
p4 = p3 - p1
assert str(p4) == "(2, 1)", "減算が正しくありません"

このように、__str__ メソッドを定義することで、str 関数でオブジェクトを文字列に変換する際に、 __add__, __sub__ メソッドを定義することで、+, - 演算子を利用できるようになります。

組み込み型で定義されているメソッド
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ここで紹介した特殊メソッドは、int やlist型などの組み込み型でも定義されています。 dir 関数を使うことで、そのオブジェクトが持つメソッドを確認できます。

>>> dir(int) # int型が持つメソッド一覧。
['__abs__', '__add__', '__and__', '__bool__', '__ceil__', '__class__', '__delattr__', '__dir__', '__divmod__', '__doc__', '__eq__', '__float__', '__floor__', '__floordiv__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getnewargs__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__index__', '__init__', '__init_subclass__', '__int__', '__invert__', '__le__', '__lshift__', '__lt__', '__mod__', '__mul__', '__ne__', '__neg__', '__new__', '__or__', '__pos__', '__pow__', '__radd__', '__rand__', '__rdivmod__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__rfloordiv__', '__rlshift__', '__rmod__', '__rmul__', '__ror__', '__round__', '__rpow__', '__rrshift__', '__rshift__', '__rsub__', '__rtruediv__', '__rxor__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__sub__', '__subclasshook__', '__truediv__', '__trunc__', '__xor__', 'as_integer_ratio', 'bit_count', 'bit_length', 'conjugate', 'denominator', 'from_bytes', 'imag', 'is_integer', 'numerator', 'real', 'to_bytes']
>>> dir(list) # list 型が持つメソッド一覧
['__add__', '__class__', '__class_getitem__', '__contains__', '__delattr__', '__delitem__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getitem__', '__getstate__', '__gt__', '__hash__', '__iadd__', '__imul__', '__init__', '__init_subclass__', '__iter__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__mul__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__reversed__', '__rmul__', '__setattr__', '__setitem__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 'append', 'clear', 'copy', 'count', 'extend', 'index', 'insert', 'pop', 'remove', 'reverse', 'sort']

このように、int 型にも様々な特殊メソッドが定義されています。なお、引数も調べたい場合は、以下の type_inspector.py を用いてください。

📥 type_inspector.pyのダウンロード

$ python3 type_inspector.py int list
Type: list
	__add__(self, value)
	__contains__(self, key)
    ... 途中省略
	reverse(self)
	sort(self, key, reverse)
Type: int
	__abs__(self)
	__add__(self, value)
    ... 途中省略
	is_integer(self)
	to_bytes(self, length, byteorder, signed)