运算符重载：__add__、__str__、__repr__

在 Python 中，运算符重载是指*通过定义特定的魔法方法，让自定义类的实例也能使用 +、-、 等内置运算符，或参与 str()、print() 等内置功能**。这让你设计的类使用起来像 Python 内置类型一样自然。

下面重点讲解最常见、最实用的三个方法：add、str 和 repr。

add：让对象支持 + 运算

• 作用：当你对两对象使用 + 运算符时（a + b），Python 会自动调用 a.add(b)，并将返回值作为表达式结果。
• 适用场景：任何需要合并、拼接或求和的自定义类。例如向量相加、计数器合并、路径拼接等。
• 示例：一个表示二维向量的类

class Vector:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

    def __add__(self, other):
        """返回两个向量相加的结果（新对象）"""
        if not isinstance(other, Vector):
            return NotImplemented   # 如果 other 不是 Vector，交给 other 的 __radd__ 处理
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)

v1 = Vector(1, 2)
v2 = Vector(3, 4)
v3 = v1 + v2        # 实际调用 v1.__add__(v2)
print(v3.x, v3.y)   # 输出 4 6

• 设计要点：返回一个新对象（不可变对象语义）通常更安全，但也可改为 self.x += other.x 并返回 self，实现原地修改。注意用 isinstance 检查参数类型，避免意外行为。

str：用户友好字符串

• 作用：当调用 str(obj)、print(obj) 或用 f-string f"{obj}" 时触发，应返回易读、描述性的字符串，目的是给人看。
• 默认行为：若未定义 str，Python 会转去调用 repr（因此即使没有 str，print 也有输出）。

class Vector:
    # ... 同上 __init__ 和 __add__ ...

    def __str__(self):
        return f"({self.x}, {self.y})"   # 简洁可读

v = Vector(5, 7)
print(v)          # 输出 (5, 7)

• 原则：print 的结果应该像“最终展示给终端用户的描述信息”，尽量避免包含调试细节（如内存地址）。

repr：开发者调试字符串

• 作用：当调用 repr(obj)、在交互式解释器中直接输入对象名、或在调试时查看对象的字符串表示时触发。返回值应尽可能无歧义地代表对象内容，理想情况下是能够用 eval() 重建该对象的一份有效 Python 表达式。
• 设计原则：“信息丰富且明确”，旨在帮助开发者识别对象内部状态。

class Vector:
    def __repr__(self):
        return f"Vector({self.x!r}, {self.y!r})"  # 用 !r 格式化内部值，确保 repr 嵌套正确

v = Vector(8, 9)
print(repr(v))     # 输出 Vector(8, 9)
# 在交互解释器直接敲 v，也会显示 Vector(8, 9)

注意示例中使用 !r 来格式化 self.x 和 self.y，这样即使坐标是字符串类型，也能在 repr 中保留引号，保证 eval 的准确性。

• 最佳实践：如果你只能实现一个，优先实现 repr（因为 str 找不到时会回退到 repr）；如果两者都实现，则让 repr 面向开发者，str 面向用户。

三者协作示意

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

p = Point(3, 4)
print(p)           # 调用 __str__ : 坐标 (3, 4)
p2 = p + Point(1, 2)
print(repr(p2))    # 调用 __repr__ : Point(4, 6)

通过合理重载这三个方法，自定义类可以无缝融入 Python 的打印、运算和调试生态，代码既优雅又自然。