如何在Python中實現函式過載

假設你有一個函式connect，它有一個引數address，這個引數可能是一個字串，也可能是一個元組。例如

connect('123.45.32.18:8080')
connect(('123.45.32.18', 8080))

你想在程式碼裡面相容這兩種寫法，於是你可能會這樣寫程式碼：

def connect(address):
    if isinstance(address, str):
        ip, port = address.split(':')
    elif isinstance(address, tuple):
        ip, port = address
    else:
        print('地址格式不正確')

這種寫法簡單直接，但是如果引數的型別更多，那麼你就需要寫很長的 if-elif-elif-...-else。程式碼看起來就非常不美觀。

學習過 Java 的同學，應該對函式過載比較熟悉，可以定義幾個名字相同的函式，但是他們的引數型別或者數量不同，從而實現不同的程式碼邏輯。

在 Python 裡面，引數的數量不同可以使用預設引數來解決，不需要定義多個函式。那如果引數型別不同就實現不同的邏輯，除了上面的 if-else外，我們還可以使用functools模組裡面的singledispatch裝飾器實現函式過載。

我們來寫一段程式碼：

from functools import singledispatch

@singledispatch
def connect(address):
    print(f' 傳輸引數型別為：{type(address)}，不是有效型別')

@connect.register
def _(address: str):
    ip, port = address.split(':')
    print(f'引數為字串，IP是：{ip}, 埠是：{port}')

@connect.register
def _(address: tuple):
    ip, port = address
    print(f'引數為元組，IP是：{ip}, 埠是：{port}')

connect('123.45.32.18:8080')
connect(('123.45.32.18', 8080))
connect(123)

我們執行一下這段程式碼，大家看看根據引數的不同，有什麼樣的不同效果：

可以看到，我們呼叫的函式，始終都是connect，但是由於傳入引數的型別不同，它執行的結果也不一樣。

我們使用singledispatch裝飾一個函式，那麼這個函式就是我們將會呼叫的函式。

這個函式在傳入引數不同時的具體實現，透過下面註冊的函式來實現。註冊的時候使用@我們定義的函式名.register來註冊。被註冊的函式名叫什麼無關緊要，所以這裡我都直接使用下劃線代替。

被註冊的函式的第一個引數，透過型別標註來確定它應該使用什麼型別。當我們呼叫我們定義的函式是，如果引數型別符合某個被註冊的函式，那麼就會執行這個被註冊的函式。如果引數型別不滿足任何一個被註冊的函式，那麼就會執行我們的原函式。

使用型別標註來指定引數型別是從 Python 3.7才引入的新特性。在 Python 3.6或之前的版本，我們需要透過@我們定義的函式名.register(型別)來指定型別，例如：

from functools import singledispatch

@singledispatch
def connect(address):
    print(f' 傳輸引數型別為：{type(address)}，不是有效型別')

@connect.register(str)
def _(address):
    ip, port = address.split(':')
    print(f'引數為字串，IP是：{ip}, 埠是：{port}')

@connect.register(tuple)
def _(address):
    ip, port = address
    print(f'引數為元組，IP是：{ip}, 埠是：{port}')

同時，還有一個需要注意的點，就是隻有第一個引數的不同型別會被過載。後面的引數的型別變化會被自動忽略。