如何为Python类型直接实现运算符支持？无需装饰器方案

默认情况下，在Python中尝试对type与int或两个type对象使用+运算符会报错，示例代码如下：

>>> class Foo:
...     pass
...
>>> class Bar:
...     pass
...
>>> Foo + 1
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'type' and 'int'
>>> Foo + Bar
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'type' and 'type'

我想了解是否有直接的方法支持类型间的运算符操作。目前我想到的解决方案是实现一个重载__call__方法的装饰器类，以此模拟类的构造并实现运算符，示例如下：

class TypeArithmetic:
     def __init__(self, wrap):
          self.wrap = wrap

     def __call__(self, *args, **kwargs):
         return self.wrap(*args, **kwargs)

     def __add__(self, other):
         return 1 # 在这里实现具体计算逻辑


@TypeArithmetic
class CLASS_1:
    pass

@TypeArithmetic
class CLASS_2:
    pass

CLASS_1 + CLASS_2 # 根据这里的__add__实现，返回1

请问是否存在无需使用此类装饰器的实现方式？

不需要装饰器的话，最直接的方式是自定义元类。因为Python中所有类默认都是type的实例，只要让类继承自一个重载了运算符方法的自定义元类，就能让类本身支持+这类运算符操作。

示例实现 #

class TypeMeta(type):
    def __add__(cls, other):
        # 实现类型相加的自定义逻辑
        if isinstance(other, type):
            return f"联合类型：{cls.__name__} + {other.__name__}"
        elif isinstance(other, int):
            return f"{cls.__name__} 与整数 {other} 的运算结果"
        raise TypeError("不支持的操作数类型")

# 让类使用自定义元类
class Foo(metaclass=TypeMeta):
    pass

class Bar(metaclass=TypeMeta):
    pass

# 测试运算符
print(Foo + Bar)  # 输出：联合类型：Foo + Bar
print(Foo + 1)    # 输出：Foo 与整数 1 的运算结果

原理说明 #

• 元类是"类的类"，type是Python默认的元类。自定义元类时继承type，并重载__add__（或其他运算符方法如__sub__、__mul__等），就能让所有使用该元类的类（也就是类本身）支持对应的运算符操作。
• 这种方式无需额外包装类，直接通过指定metaclass参数就能赋予类运算符能力，同时完全不影响类的实例化和其他正常功能。

如果需要让所有自定义类默认支持这类运算符，可以修改全局元类，但不推荐这么做——会干扰Python内置类和第三方库的类行为，容易引发意外问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ekiim