object.__float__(self) とfloat.__float__(self)の違いについて

Question

下記のコードで__float__(self)は、objectの__float__(self)とclass floatの__float__(self)の両方が、built in methodsとして、Pythonインタプリタ内に存在していると理解しています。

float()の挙動をオーバーライドして、変更しようとしています。

なぜ、２）で失敗するのでしょうか？ objectクラスに対しては、super()は利用できないのでしょうか？　

エラー文言：
AttributeError: 'super' object has no attribute '__float__'

Python data modelの公式ドキュメントには、float()は、object.__float__(self)
とclass float([x])について下記のように記述されています。

object.float(self)¶
組み込み関数の complex(), int(), float() の実装から呼び出されます。 適切な型の値を返さなければなりません。(URL)

ーーーー

class float([x])
数または文字列 x から生成された浮動小数点数を返します。

引数が文字列の場合、10進数を含んだ文字列にしてください。先頭に符号が付いていたり、空白中に埋め込まれていてもかまいません。符号として '+' か '-' を追加できます。'+' は、作られる値に何の影響も与えません。引数は NaN (not-a-number) や正負の無限大を表す文字列でもかまいません。正確には、入力は、前後の空白を取り除いた後に以下の文法に従う必要があります:

(URL)

１）object.__float__(self)をオーバーライドした場合

---

In [27]: class Test2:
    ...:     def __init__(self, value):
    ...:         self.value = value
    ...:     def __float__(self):
    ...:         return self.value*2
    ...: 

In [28]: t2 = Test2(5)

In [29]: float(t2)
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-29-b015164a8653> in <module>
----> 1 float(t2)

TypeError: Test2.__float__ returned non-float (type int)

In [30]: t2 = Test2(5.0)

In [31]: float(t2)
Out[31]: 10.0

２）float.__float__(self)をオーバーライドしたい場合は、floatクラスを継承する必要があるので下記だと失敗する。

In [46]: class Test2:
    ...:     def __init__(self, value):
    ...:         self.value = value
    ...:     def __float__(self):
    ...:         return super().__float__()*2
    ...: 

In [47]: t2 = Test2(5)

In [48]: float(t2)
---------------------------------------------------------------------------
AttributeError                            Traceback (most recent call last)
<ipython-input-48-b015164a8653> in <module>
----> 1 float(t2)

<ipython-input-46-f703ef12ce50> in __float__(self)
      3         self.value = value
      4     def __float__(self):
----> 5         return super().__float__()*2
      6 

AttributeError: 'super' object has no attribute '__float__'

３）float.__float__(self)をオーバーライドしたい場合は、floatクラスを継承する必要がある

In [43]: class Test2(float):
    ...:     def __init__(self, value):
    ...:         self.value = value
    ...:     def __float__(self):
    ...:         return super().__float__()*2
    ...: 

In [44]: t2 = Test2(5)

In [45]: float(t2)
Out[45]: 10.0

Answer 1

下記のコードで__float__(self)は、objectの__float__(self)とclass floatの__float__(self)の両方が、built in methodsとして、Pythonインタプリタ内に存在していると理解しています。

理解が間違っている。

---

なぜ、２）で失敗するのでしょうか？ objectクラスに対しては、super()は利用できないのでしょうか？　

事実としてobjectクラスに__float__メソッドは実装されていない。
したがってobjectクラスから派生したクラスでsuper().__float__()は失敗する（ないのだから）。

実際問題として、エラーなく動くobejct.__float__が定義されていると都合が悪い。
定義するならエラーが起きるように実装されているべきだが、それでは"意味のない実装があるだけ"なので無駄。

---

１）object.__float__(self)をオーバーライドした場合

object.__float__は存在していないのでオーバーライドしていない。
エラーになっているのはTest2.__float__が浮動小数点型のインスタンスを返していないから。

---

メソッド__float__を浮動小数点型が返るように定義してしまえばそのクラスのインスタンスを標準関数floatで変換できるようになる、と理解した方が早いのでは? とは思う。

>>> class Hoge:
...     def __int__(self):
...         return 5
...     def __float__(self):
...         return 10.0
...
>>> x= Hoge()
>>> int(x)
5
>>> float(x)
10.0

説明のための意味のないコードであることに注意。

Answer 2

マニュアルの誤読です。

object.__float__(self)
組み込み関数の complex(), int(), float() の実装から呼び出されます。 適切な型の値を
返さなければなりません。

という文に現れるobjectはobjectというクラスではなく、今話題になっている、とあるクラスの
インスタンスを表すために使われてます。

つまり、数のように見えるクラスを作りたければ、__float__を何らかの形で実装しなさい、
ということを言っているだけです。

>>> object.__float__
 Traceback (most recent call last):
   File "<stdin>", line 1, in <module>
 AttributeError: type object 'object' has no attribute '__float__'

を見てわかるように、objectというクラスは__float__というメソッドを持っていません。
２）ではTest2の基底クラスはobjectだけですので、super().__float__()は当然エラーになります。

もう少し根本的なところから説明します。

Pythonは、処理系開発者以外の開発者が柔軟に機能を追加できるように作られています。
Python処理系の開発者は、numpyのことは全く意識せずにPythonを開発しています。
numpyで定義されているさまざまな数型をPythonで使えるようにするのは全てnumpyの
開発者の仕事なのです。
変数np16xがnumpy.float16型の42.0で、これをPythonのfloat型にしたいという場合、
float(np16x)と書きますね。
float()は組み込みクラスfloatのコンストラクタですので、float.__init__(self, np16x)
が呼びだされます。
float.__init__はPython処理系のソースコードにC言語で記述されています。
その第二引数に何が来るかはfloat.__init__にはわかりません。
float.__init__が行うことは第二引数の__float__メソッドを呼び出し、その結果が
float型であるかどうかをチェックして返すという処理です。float型でなければ
TypeError: float16.__float__ returned non-float (type ***)
つまり、float(np16x)をfloatに変換する責任はnumpy.float16.__float__にあるのです。
これがPythonの拡張性です。
このように、pythonインタプリタや組み込みクラスのメソッドあｋら呼びだされるメソッド
のことを特殊メソッドと呼んでいます。

Comments

[sequelanonymous]

> という文に現れるobjectはobjectというクラスではなく、今話題になっている、とあるクラスの
インスタンスを表すために使われてます。

は、ドキュメントのどこでそういうふうに理解しましたでしょうか？
object.__float__(self)って書いてある以上は、objectはクラスという理解がちがっていたとしたら、objectがなんなのか理解できずにいるのでより具体例をいただけると助かります。

[ppaul]

公式ドキュメントの出来が悪いのが誤読の原因であるのは確かです。
困ったことに公式ドキュメントの中で、objectという単語は、少なくとも3通りの意味で使われています。
1 全てはオブジェクト、というときのobject
2 インスタンスオブジェクトを表すobject
3 組み込み型のobject
これがわかっていないと理解しにくいですね。

3.1. オブジェクト、値、および型 には、
Python における オブジェクト (object) とは、データを抽象的に表したものです。
と書いてありますね。つまり1番の使い方です。これをobjectというクラスだと考えることは出来ないでしょう。
よく読むと、クラスの方のobjectは「組み込み型 object」とわざわざ書いていますね。

[sequelanonymous]

クラスでないとすると、１）`object.__float__(self)`をオーバーライドした場合の理解がまちがっててobjectの継承をしてオーバーライドしてるわけではなく、どこからわからないが、ふってきたobjectをオーバーライドできちゃってる、みたいなかんじでしょうか？

> つまり1番の使い方です
ここの文脈でどう使われてるのかの説明がドキュメントにはないので、意味がわかっていないです。

[ppaul]

オーバーライドという言葉は、あるクラスで定義されているメソッドに対して派生クラスで同じ名前の別のを定義することです。
１）`object.__float__(self)`では、組み込みクラスobjectで定義されていない__float__をTest2で定義したのでオーバーライドと呼ぶこと自体が間違っています。

[ppaul]

回答の方に説明を追加しましたので、それも参考にしてください。

[sequelanonymous]

はい、オーバライドの意味もできない理由もわかっていて、floatクラスもコンストラクタの意味もわかっていて、なぜ上記のような書き方をしたかというと、objectのクラスだけどsuperではオーバーライドできない仕様になってるのかな、って疑ったのでそういう書き方にしました。

つまり、float()の挙動を変えるためには、1)と3)はほぼ同じで、わざわざ3)にあるようにfloatを継承する必要はないって理解はあってますか？

[ppaul]

それぞれで定義する内容次第です。「ほぼ同じ」が何を言いたいのかを説明していただければよりくわしくお答えします。

[sequelanonymous]

「ほぼ同じ」は、float()の動きを定義は、コードの出力結果の通りに、できる。二通りある。という意味でいいました。わざわざfloatクラスの継承をしてかく必要はない、という理解でいます。この理解は、あっていますでしょうか？

だとしたときの場合が、1)の書き方になりますが、このとき、`__float__`は、どこからきたのでしょうか？objectクラス内のものでもないはずなので、いきなり`__float__`をかいて上書きできちゃった、みたいな状況だと思うので。

確認したコードは、下記の質問にもかきました。
https://teratail.com/questions/335759

[sequelanonymous]

これは、ちょっとわたしのあてずっぽの仮説ですが、pythonインタプリタがpythonモジュールを読み込むときにlocal scope -> gloabal scope -> builtin scopeの順番で読み込むとおもうんですが、そのときにスペシャルメソッドの定義を読み込んでbuiltin scopeのfloat()の動きを上書きするのかな、と思ったのですが、考え方近かったりしますでしょうか？