详解 Python 的二元算术运算，为什么说减法只是语法糖？ _Python

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原题 | Unravelling binary arithmetic operations in Python
作者 | Brett Cannon
译者 | 豌豆花下猫（“Python猫”公众号作者）
声明 | 本翻译是出于交流学习的目的，基于 CC BY-NC-SA 4.0 授权协议。为便于阅读，内容略有改动。
大家对我解读属性访问的博客文章反应热烈，这启发了我再写一篇关于 Python 有多少语法实际上只是语法糖的文章。在本文中，我想谈谈二元算术运算。
具体来说，我想解读减法的工作原理：a - b 。我故意选择了减法，因为它是不可交换的。这可以强调出操作顺序的重要性，与加法操作相比，你可能会在实现时误将 a 和 b 翻转，但还是得到相同的结果。
查看 C 代码按照惯例，我们从查看 CPython 解释器编译的字节码开始。

>>> def sub(): a - b... >>> import dis>>> dis.dis(sub)  1           0 LOAD_GLOBAL              0 (a)              2 LOAD_GLOBAL              1 (b)              4 BINARY_SUBTRACT              6 POP_TOP              8 LOAD_CONST               0 (None)             10 RETURN_VALUE

看起来我们需要深入研究 BINARY_SUBTRACT 操作码。翻查 Python/ceval.c 文件，可以看到实现该操作码的 C 代码如下：

case TARGET(BINARY_SUBTRACT): {    PyObject *right = POP();    PyObject *left = TOP();    PyObject *diff = PyNumber_Subtract(left, right);    Py_DECREF(right);    Py_DECREF(left);    SET_TOP(diff);    if (diff == NULL)    goto error;    DISPATCH();}

来源：https://github.com/python/cpython/blob/6f8c8320e9eac9bc7a7f653b43506e75916ce8e8/Python/ceval.c#L1569-L1579
这里的关键代码是PyNumber_Subtract()，实现了减法的实际语义。继续查看该函数的一些宏，可以找到binary_op1() 函数。它提供了一种管理二元操作的通用方法。
不过，我们不把它作为实现的参考，而是要用Python的数据模型，官方文档很好，清楚介绍了减法所使用的语义。
从数据模型中学习通读数据模型的文档，你会发现在实现减法时，有两个方法起到了关键作用：__sub__ 和 __rsub__ 。
1、__sub__()方法当执行a - b 时，会在 a 的类型中查找__sub__()，然后把 b 作为它的参数。这很像我写属性访问的文章里的__getattribute__()，特殊/魔术方法是根据对象的类型来解析的，并不是出于性能目的而解析对象本身；在下面的示例代码中，我使用_mro_getattr() 表示此过程。
因此，如果已定义 __sub__()，则 type(a).__sub__(a,b) 会被用来作减法操作。（译注：魔术方法属于对象的类型，不属于对象）
这意味着在本质上，减法只是一个方法调用！你也可以将它理解成标准库中的 operator.sub() 函数。
我们将仿造该函数实现自己的模型，用 lhs 和 rhs 两个名称，分别表示 a-b 的左侧和右侧，以使示例代码更易于理解。

# 通过调用__sub__()实现减法 def sub(lhs: Any, rhs: Any, /) -> Any:    """Implement the binary operation `a - b`."""    lhs_type = type(lhs)    try:        subtract = _mro_getattr(lhs_type, "__sub__")    except AttributeError:        msg = f"unsupported operand type(s) for -: {lhs_type!r} and {type(rhs)!r}"        raise TypeError(msg)    else:        return subtract(lhs, rhs)

2、让右侧使用__rsub__()但是，如果 a 没有实现__sub__() 怎么办？如果 a 和 b 是不同的类型，那么我们会尝试调用 b 的 __rsub__()（__rsub__ 里面的“r”表示“右”，代表在操作符的右侧）。