如何在 Python 中重载函数？

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在 Python 中，您可以定义一个方法，使其有多种调用方式。根据 函数定义，它可以被调用零个、一个、两个或多个参数。这被称为方法重载。

Python 本身并不像 Java 或 C++ 那样支持函数重载。但是，可以使用默认参数、可变长度参数以及 functools.singledispatch 等外部库来实现类似的行为。

使用默认参数进行方法重载

在 Python 中，我们可以通过使用默认参数来模拟函数重载。这使我们能够使用比函数通常需要的更少的输入来调用函数。如果我们不提供一些输入，则函数将使用一些预设值。

下面是一个如果不提供一些输出会发生什么的示例

class Human:
   def sayHello(self, name=None): 
      if name is not None:
         print('Hello ' + name)
      else:
         print('Hello')

obj = Human() 
print(obj.sayHello())        # Output: Hello 
print(obj.sayHello('Rambo')) # Output: Hello Rambo

sayHello() 方法有一个默认参数 name=None，这意味着我们可以带或不带传递名称来调用该方法。如果我们传递一个名称，它会打印 "Hello" 后跟名称。否则，它只打印 "Hello"。

在上面的示例中，在调用 sayHello() 之后，您可能已经注意到 Python 打印了 None。发生这种情况是因为该函数不返回值，因此 Python 隐式地返回 None。为了避免这种情况，我们可以包含一个 return 语句或在调用函数时忽略 None 输出。

使用多个参数进行函数重载

通过使用默认参数，我们还可以允许函数接受不同数量的参数。例如，同一个函数可以有一个、两个或任意数量的参数。

下面是如何向单个函数传递多个参数的示例。

def add(a, b=0, c=0): 
   return a + b + c

print(add(2))        # Output: 2
print(add(3, 2))     # Output: 5
print(add(1, 4, 3))  # Output: 8

在此示例中，add() 函数可以被调用一个、两个或三个参数。如果我们提供较少的参数，其余参数将自动设置为 0。

使用可变长度参数进行方法重载

使重载成为可能的另一种方法是使用可变长度参数。这允许我们使用 *args 向函数传递任意数量的参数。

def add(*args):
   result = 0
   for arg in args:
      result += arg
   return result

print(add(1, 2, 3))         # Output: 6
print(add(1, 3, 4, 5))      # Output: 13

在这种情况下，add() 方法可以接受任意数量的参数。*args 将它们收集到一个元组中，并且该函数将它们加起来。

基于参数类型的重载

我们还可以通过使用 isinstance() 检查函数内部每个参数的类型来实现基于参数类型的函数重载。下面是一个示例：

def multiply(a, b):
   if isinstance(a, int) and isinstance(b, int):
      return a * b
   elif isinstance(a, float) and isinstance(b, float): 
      return a * b
   else:
      return "Invalid argument types"

print(multiply(2, 3))        # Output: 6
print(multiply(2.5, 3.5))    # Output: 8.75
print(multiply(2, 3.5))      # Output: Invalid argument types

这里，函数检查两个参数是否都是相同类型（int 或 float）。如果它们不是相同类型，则返回错误消息。

尽管上述方法有效，但它不是非常 Pythonic，因为 Python 是一种动态类型语言。因此，我们应该允许混合类型（例如，int 和 float）自然地工作，因为 Python 本身支持这种灵活性。

使用 functools.singledispatch 实现真正的函数重载

为了实现基于类型的真正的函数重载，Python 提供了 functools.singledispatch 装饰器，这是一个外部库。这使我们能够根据第一个参数的类型创建函数的不同实现。

from functools import singledispatch

@singledispatch
def add(a):
    raise NotImplementedError('Unsupported type')

@add.register(int)
def _(a):
    return a + 10

@add.register(str)
def _(a):
    return a + ' overloaded'

print(add(10))   # Output: 20
print(add('Hi')) # Output: Hi overloaded

使用 singledispatch，我们可以为不同的类型注册函数的不同版本，提供一种更灵活、更清晰的方法来实现重载。

为什么 Python 不原生支持重载

在 Python 中，我们不需要像在 C++ 或 Java 中那样担心函数重载，因为它是一种动态类型语言。这意味着我们可以使用一个函数来处理不同类型和数量的参数，方法是使用默认值和可变长度参数。

结论

尽管 Python 不支持函数重载，但我们仍然可以实现它并获得类似的结果。我们可以使用默认参数和可变长度参数，或者我们可以检查输入的类型。如果我们想要真正的基于类型的重载，Python 有一个名为 functools.singledispatch 的工具。这些方法帮助我们创建灵活且可重用的函数，这些函数可以处理不同类型和数量的参数。