如何在python中强制标量的类型

Posted 2021-05-03

我想定义一个变量并让python尊重所有操作的变量类型。例如，numpy数组强制所有操作的元素类型，因此会发生以下情况：

>> import numpy as np
>> foo = np.array([0], dtype=np.uint8)
>> foo[0] = 255
>> foo[0]
255
>> foo[0] += 1
>> foo[0]
0
>> foo[0] = -3
253

这个行为正是我想要的，但对于标量值，我不必为每个操作创建一个包含1个元素的数组并索引到该数组中。我也不想在每次操作上都抛出值。

这就是我要的：

>> foo = np.uint8(0)
>> foo = 257
>> foo
1
>> foo = -1
255

这可能吗？

解决原因：我正在编写硬件仿真器，需要模拟固定大小的存储器/寄存器（8位）的行为，并希望对这些变量进行操作，并使它们像真正的8位存储器一样工作

这已被标记为Python: confusion between types and dtypes的副本，但我并没有对类型感到困惑，我希望标量表现得像uint8而没有明确地为每个操作投射它，我想知道这是否可行。我宁愿避免输入：

>> foo = np.uint8(value)
>> foo = np.uint8(foo + number)
>> foo += np.uint8(number)

这很乏味且容易出错，如果我可以定义类型（或类似于类型的东西，请不要因为在这里滥用单词类型而感到困惑，我只是对实现所需的行为感兴趣）没有过多的打字或铸造）并继续写我的模拟器。

答案

在Python中，您无法声明变量的类型。变量foo没有类型。它可以有一个值，该值有一个类型（或类）。对象有类型，变量没有。

>> foo = np.uint8(0)   # gives foo one value
>> foo = 257   # gives it another, unrelated value, of type 'int'
>> foo     # doesn't work this way
1
>> foo = -1   # another integer
255

您可以定义具有此类行为的类，例如：

class Uint8(object):
    def __init__(self, value):
        self.value = value % 256
foo = Uint8(0)
foo = Uint8(257)
foo = Uint8(-1)

你的numpy例子有效，因为numpy定义了uint8类型。像foo[0] = 257这样的表达式会修改现有变量。他们没有为foo分配新值。对可变和不可变对象的审查可能会有所帮助。列表，字典和数组是可变的;字符串，元组和整数是不可变的。

>> foo = np.array([0], dtype=np.uint8)
>> foo[0] = 255
>> foo[0]
255
>> foo[0] += 1

另一答案

您可以通过Numpy的索引数组标量功能来实现此目的：

foo = np.array(0, dtype=np.uint8)  # or np.zeros((), dtype=np.uint8)
foo[()] = -1
foo

这给出了array(255, dtype=uint8)的输出。