使用__lt__代替__cmp__

Question

在Python 2.x中，有两种方法可以重载比较运算符，一种是__cmp__，另一种是一些叫做“丰富比较运算符”的东西，比如__lt__。虽然说丰富比较运算符更受欢迎，但为什么呢？

丰富比较运算符每个实现起来都比较简单，但你需要实现好几个几乎逻辑相同的运算符。不过，如果你能使用内置的cmp和元组排序，那么__cmp__就会变得很简单，而且可以满足所有的比较需求：

class A(object):
  def __init__(self, name, age, other):
    self.name = name
    self.age = age
    self.other = other
  def __cmp__(self, other):
    assert isinstance(other, A) # assumption for this example
    return cmp((self.name, self.age, self.other),
               (other.name, other.age, other.other))

这种简单性似乎比重载所有6个（！）丰富比较运算符要更符合我的需求。（不过，如果你依赖“交换参数”/反射行为，可以把它减少到“仅仅”4个，但在我看来，这样反而会增加复杂性。）

如果我只重载__cmp__，是否有我需要注意的意外问题？

我知道<、<=、==等运算符可以被重载用于其他目的，并且可以返回任何对象。我并不是在询问这种方法的优缺点，而只是想了解在使用这些运算符进行比较时，与数字的比较有什么不同。

更新：正如Christopher指出的，cmp在3.x中正在消失。有没有什么替代方案可以像上面的__cmp__一样简单地实现比较？

Answer 1

这部分内容可以在PEP 207 - 丰富比较中找到。

另外，__cmp__这个东西在Python 3.0中被去掉了。（注意，在http://docs.python.org/3.0/reference/datamodel.html上找不到它，但在http://docs.python.org/2.7/reference/datamodel.html上是有的。）

Answer 2

为了简化这个情况，Python 2.7+ 和 3.2+ 中有一个类装饰器，叫做 functools.total_ordering，可以用来实现 Alex 提出的建议。下面是文档中的一个例子：

@total_ordering
class Student:
    def __eq__(self, other):
        return ((self.lastname.lower(), self.firstname.lower()) ==
                (other.lastname.lower(), other.firstname.lower()))
    def __lt__(self, other):
        return ((self.lastname.lower(), self.firstname.lower()) <
                (other.lastname.lower(), other.firstname.lower()))

Answer 3

没错，使用像 __lt__ 这样的方式来实现功能其实很简单，可以通过混入类（mixin class）、元类（metaclass）或者类装饰器（class decorator）来做到，具体看你喜欢哪种方式。

举个例子：

class ComparableMixin:
  def __eq__(self, other):
    return not self<other and not other<self
  def __ne__(self, other):
    return self<other or other<self
  def __gt__(self, other):
    return other<self
  def __ge__(self, other):
    return not self<other
  def __le__(self, other):
    return not other<self

这样你的类只需要定义 __lt__，然后从 ComparableMixin 继承（在它需要的其他基类之后，如果有的话）。类装饰器的做法也差不多，只是把类似的函数作为新类的属性插入进去（这样在运行时可能会快一点点，但内存开销也会相应减少）。

当然，如果你的类有特别快速的方法来实现（比如） __eq__ 和 __ne__，那么它应该直接定义这些方法，这样就不会使用混入类里的版本（例如，dict 就是这样的情况）——实际上 __ne__ 可能会被定义成这样来方便实现：

def __ne__(self, other):
  return not self == other

不过在上面的代码中，我想保持只用 < 的对称性，嘿嘿。至于为什么 __cmp__ 要被去掉，因为我们已经有了 __lt__ 和其他相关的方法，为什么还要保留另一种不同的方式来做同样的事情呢？这在每个 Python 运行环境中都是多余的负担（比如 Classic、Jython、IronPython、PyPy 等等）。那些绝对不会出错的代码就是那些不存在的代码——这也是 Python 的一个原则：理想情况下，应该有一种明显的方法来完成一项任务（顺便提一下，C 语言在 ISO 标准的“C 的精神”部分也有类似的原则）。

这并不是说我们要故意禁止某些东西（例如，混入类和类装饰器在某些用法上几乎是等价的），但这确实意味着我们不喜欢在编译器和/或运行时中携带那些冗余的代码，只是为了支持多种等效的方法来完成同样的任务。

进一步补充：其实还有一种更好的方法可以为许多类提供比较和哈希功能，包括问题中的类——那就是 __key__ 方法，正如我在对问题的评论中提到的。因为我还没来得及为它写 PEP，所以如果你想用的话，目前只能通过混入类来实现：

class KeyedMixin:
  def __lt__(self, other):
    return self.__key__() < other.__key__()
  # and so on for other comparators, as above, plus:
  def __hash__(self):
    return hash(self.__key__())

对于实例之间的比较，通常只需要比较每个实例的几个字段组成的元组——而哈希也应该基于同样的原则来实现。__key__ 这个特殊方法正好满足了这个需求。