[Py: Class] 5.연산자 오버로딩(Operator Overloading)

연산자 오버로딩(Operator Overloading)

• 연산자 오버로딩(Operator Overloading)은 프로그래밍에서 사용자가 직접 정의한 클래스 객체에 +, -, *와 같은 일반 연산자의 기능을 재정의하여 연산 가능한 상태로 만드는 기법이다.

• 예를 들어, 복소수(Complex) 객체에서 필요한 +연산을 아래와 같이 __add__메소드를 통해서 재정의(오버로딩) 할 수 있다.

  class Complex:
      def __init__(self, real, imag):
          self.real = real
          self.imag = imag
    
      # + 연산자 오버로딩
      def __add__(self, other):
          return Complex(self.real + other.real, self.imag + other.imag)
    
      def __str__(self):
          return f"{self.real} + {self.imag}i"
    
  a = Complex(1, 2)
  b = Complex(2, 3)
  c = a + b  # + 연산자 오버로딩을 사용한 덧셈
  print(c)  # 출력: 3 + 5i
    
  

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in-place 형태의 연산자 오버로딩

(1) in-place 연산자란?

• 다음의 예제의 경우, 연산을 진행해도 피연산자 n1과 n2의 값의 변화는 없다.

  n1 = 30
  n2 = 50
  n3 = n1+n2
  

  
  

• 하지만, 우측의 예제에서는 연산을 진행할 경우 피연산자 n2의 값이 변경된다.

  n1 = 30
  n2 = 50
  n2 += n1
  

• 이때, 우측과 같이 피연산자의 원본을 수정하는 연산자(+=, -= 등)를 inplace-연산자라고 한다. 그러므로, in-place 형태의 연산자 오버로딩은 피연산자의 변화를 유도하는 오버로딩을 의미함을 알 수 있다.

(2) in-place 연산자 오버로딩

• +=이나 -=를 포함한 in-place연산자의 스페셜 메소드는 다음과 같다.
  • += : __iadd__(self, other)
  • -= : __isub__(self, other)
  • *= : __imul__(self, other)
  • /= : __itruediv__(self, other)

• 위와 같은 in-place연산자를 오버로딩하기 위해서는 아래와 같이 반드시 self반환을 수행해야 한다. (*이는 공식처럼 기억해야만 한다.)

  def __iadd__(self, o):
      self.x += o.x
      self.y += o.y
      return self
    
  v1 += v2 # 해당 연산시 위의 class 메소드 수행됨
  

• 왜냐하면, v1.__iadd__(v2)에 의해 계산된 바른 값이 return되지 않았을 경우 다음과 같이 None이 반환되어 피연산자의 원본이 올바르게 수정되지 않기 때문이다.

  def __iadd__(self, o):
      self.x += o.x
      self.y += o.y
      #return vector(self.x, self.y) 혹은 self 
    
  v1 += v2 # None
  

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immutable & mutable 객체

• in-place연산자의 동작은 대상 객체가 immutable인지 mutable인지에 따라 달라진다.

• immutable객체
  • 정수, 문자열, 튜플이 해당된다.
  • 특정 주소에 한 번 생성된 내용을 변경할 수 없는 객체이다.
  • in-place 연산자를 해당 객체에 사용하면 기존 객체가 저장된 주소와 다른 주소에 새로운 값을 저장한다.

      x1 = 10
      before_id1 = id(x1)
            
      x1 += 20
      after_id1 = id(x1)
        
      print(before_id1 == after_id1) # False
    

• mutable객체
  • 리스트, 딕셔너리, 집합이 해당된다.
  • 특정 주소에 생성된 내용을 변경할 수 있는 객체이다.
  • in-place 연산자를 해당 객체에 사용하면 원래의 객체가 직접 수정된다.

      x2 = [10]
      before_id2 = id(x2)
            
      x2 += [20]
      after_id2 = id(x2)
      
      print(before_id2 == after_id2) # True
    

    
    

• 위의 객체들을 이용해서 사용자 지정 클래스 객체의 경우 프로그래머가 프로그램의 내용에 따라서 immutable한 성격을 가지게 할 것인지 혹은 mutable한 성격을 가지게할 것인지 결정할 수 있다. 예를 들면 다음과 같다.

  • immutable 권장 케이스: 판매 날짜, 상품 ID, 판매량, 단가 등이 포함된 판매 건별 매출 정보

  • mutable 권장 케이스: 은행 계좌에서는 잔액을 입금하거나 출금하는 등의 작업

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References

• 윤성우, 『윤성우의 열혈 파이썬 중급편』, ORANGE MEDIA(2021)