Pythonの演算子オーバーロード入門｜__add__メソッドでベクトル加算を実装する方法

演算子のオーバーロードとは？

演算子のオーバーロード（operator overloading）とは、+ や - といった組み込み演算子に対して、自作クラス独自の動作を定義できるPythonの仕組みです。特殊メソッド（マジックメソッド）をクラス内に実装することで、オブジェクト同士の演算を直感的な構文で記述できるようになります。

例えば、2次元ベクトルを表す Vector クラスを作成したとしましょう。この状態でプラス演算子（+）を使って2つのベクトルを加算すると、どうなるでしょうか？そのままでは、Pythonはエラーを返す可能性が高いです。

しかし、クラス内で __add__ メソッドを定義してベクトルの加算処理を実装しておけば、プラス演算子は期待どおりに動作するようになります。

サンプルコード

#!/usr/bin/python
class Vector:
    def __init__(self, a, b):
        self.a = a
        self.b = b
    def __str__(self):
        return 'Vector (%d, %d)' % (self.a, self.b)
    def __add__(self, other):
        return Vector(self.a + other.a, self.b + other.b)

v1 = Vector(2, 10)
v2 = Vector(5, -2)
print(v1 + v2)

※ 上記はPython 3対応の記法（print()関数）を使用しています。

コードのポイント

• __init__: インスタンス生成時にベクトルの成分（a, b）を初期化します。
• __str__: print() 実行時に表示される文字列表現を定義します。
• __add__: プラス演算子が使われたときの動作を定義し、新しい Vector オブジェクトを返します。

実行結果

上記のコードを実行すると、以下のような結果が出力されます。

Vector (7, 8)

覚えておきたい主な特殊メソッド

まとめ

演算子のオーバーロードを活用することで、自作クラスでも組み込み型のように自然な演算構文を実現できます。Vector クラスのように、行列や複素数などの数学的なオブジェクトを実装する際に特に役立つテクニックなので、ぜひマスターしておきましょう。