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我正在尝试为我的数学库实现一个 rust 中的向量类。

#[pyclass]
struct Vec2d {
    #[pyo3(get, set)]
    x: f64,
    #[pyo3(get, set)]
    y: f64
}

但我不知道如何重载标准运算符（+、-、*、/）

我尝试从 std::ops 实现 Add 特征，但没有成功

impl Add for Vec2d {
    type Output = Vec2d;
    fn add(self, other: Vec2d) -> Vec2d {
        Vec2d{x: self.x + other.x, y: self.y + other.y }
    }
}

我还尝试将__add__方法添加到 #[pymethods] 块

fn __add__(&self, other: & Vec2d) -> PyResult<Vec2d> {
    Ok(Vec2d{x: self.x + other.x, y: self.y + other.y })
}

但仍然无法正常工作。

使用第二种方法，我可以看到该方法存在，但 python 不将其识别为运算符重载

In [2]: v1 = Vec2d(3, 4)
In [3]: v2 = Vec2d(6, 7)
In [4]: v1 + v2
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-4-08104d7e1232> in <module>()
----> 1 v1 + v2

TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'Vec2d' and 'Vec2d'

In [5]: v1.__add__(v2)
Out[5]: <Vec2d object at 0x0000026B74C2B6F0>
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2 回答 2

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根据PyO3文档，

Python 的对象模型为不同的对象行为定义了几种协议，例如序列、映射或数字协议。PyO3 为它们中的每一个定义了单独的特征。要提供特定的 python 对象行为，您需要为您的结构实现特定的特征。

重要说明，每个协议实现块都必须使用#[ pyproto]属性进行注释。

__add__等__sub__在PyNumberProtocolTrait 中定义。

所以你可以 PyNumberProtocol为你的Vec2d结构实现重载标准操作。

#[pyproto]
impl PyNumberProtocol for Vec2d {
    fn __add__(&self, other: & Vec2d) -> PyResult<Vec2d> {
            Ok(Vec2d{x: self.x + other.x, y: self.y + other.y })
   }
}

此解决方案未经测试，对于完整的工作解决方案，请检查@Neven V 的答案。

于 2019-12-06T10:09:41.323 回答
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我将添加此答案，以免其他人像我一样搜索数小时。

使用@Abdul Niyas PM 提供的答案，我遇到了以下错误：

error: custom attribute panicked
  --> src/vec2.rs:49:1
   |
49 | #[pyproto]
   | ^^^^^^^^^^
   |
   = help: message: fn arg type is not supported

事实证明，这个神秘的错误信息隐藏了两个问题。第一个问题是__add__应该取值而不是引用，因此我们删除了&beforeself和Vec2. 这使我们能够摆脱错误消息：

error[E0277]: the trait bound `&vec2::Vec2: pyo3::pyclass::PyClass` is not satisfied
   --> src/vec2.rs:47:1
    |
47  | #[pyproto]
    | ^^^^^^^^^^ the trait `pyo3::pyclass::PyClass` is not implemented for `&vec2::Vec2`
    |

当我们指定 的类型时，可以揭示第二个问题self：

// DOES NOT COMPILE
#[pyproto]
impl PyNumberProtocol for Vec2 {
    fn __add__(self: Vec2, other: Vec2) -> PyResult<Vec2> {
        Ok(Vec2{x: self.x + other.x, y: self.y + other.y})
    }
}

这无法使用错误消息进行编译

error[E0185]: method `__add__` has a `self: <external::vec3::Vec3 as pyo3::class::number::PyNumberAddProtocol<'p>>::Left` declaration in the impl, but not in the trait
  --> src/external/vec2.rs:49:5
   |
49 |     fn __add__(self: Vec2, other: Vec2) -> PyResult<Vec2> {
   |     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ `self: <vec2::Vec2 as pyo3::class::number::PyNumberAddProtocol<'p>>::Left` used in impl
   |
   = note: `__add__` from trait: `fn(<Self as pyo3::class::number::PyNumberAddProtocol<'p>>::Left, <Self as pyo3::class::number::PyNumberAddProtocol<'p>>::Right) -> <Self as pyo3::class::number::PyNumberAddProtocol<'p>>::Result`

这将我们引向最终的工作解决方案（截至 2020 年 6 月）：

#[pyproto]
impl PyNumberProtocol for Vec2 {
    fn __add__(lhs: Vec2, rhs: Vec2) -> PyResult<Vec2> {
        Ok(Vec2{x: lhs.x + rhs.x, y: lhs.y + rhs.y})
    }
}

它在 Rust nightly 1.45 下成功编译，并且已经过检查可以在 Python 中工作。

也可以有rhs另一种类型：

#[pyproto]
impl PyNumberProtocol for Vec2 {
    fn __mul__(lhs: Vec2, rhs: f64) -> PyResult<Vec2> {
        Ok(Vec3{x: lhs.x * rhs, y: lhs.y * rhs})
    }
}

另请注意，拥有self并不总是一个问题：

#[pyproto]
impl PyNumberProtocol for Vec2 {
    fn __neg__(self) -> PyResult<Vec2> {
        Ok(Vec3{x: -self.x, y: -self.y})
    }
}
于 2020-06-07T14:06:42.043 回答