29. 연산자 오버로드

• Mul 클래스 구현

 Mul 클래스의 코드는 다음과 같다.

class Mul(Function):
    def forward(self,x0,x1):
        y=x0 * x1
        return y
    
    def backward(self,gy):
        x0,x1=self.inputs[0].data,self.inputs[1].data
        return gy * x1, gy * x0
    
def mul(x0,x1):
    return Mul()(x0,x1)

 하지만 이렇게 사용하면 상당히 불편할 것 같다. 연산자 * 를 사용할 수 있게끔 바꿔보겠다.

 

• 연산자 오버로드

    def __mul__(self,other):
        return mul(self,other)

 Variable 클래스에 이 __mul__ 메서드를 추가한다. 이제부터 *를 사용하면 __mul__ 메서드가 다시 불리고, 다시 그 안의 함수 mul 함수가 불리게 된다.

 

 이와 똑같은 작업을 다음 코드처럼 간단히 처리하는 방법도 있다.

Variable.__mul__=mul
Variable.__add__=add

 

• ndarray와 함께 사용하기

  def as_variable(obj):
      if isinstance(obj,Variable):
          return obj
      return Variable(obj)​

이 함수는 인수 obj가 Variable 인스턴스 또는 ndarray 인스턴스라고 가정한다. 

 

 그럼 Function 클래스의 __call__ 메서드가 as_variable 함수를 이용하도록 다음 부분을 수정한다.

class Function:
    def __call__(self, *inputs):
        inputs=[as_variable(x) for x in inputs] #Variable 인스턴스로 변환

 

• float, int 와 함께 사용하기

  class Add(Function):
      def forward(self,x0,x1):
          y=x0+x1
          return y
      
      def backward(self,gy):
          return gy,gy
  def add(x0,x1):
      x1=as_array(x1)
      return Add()(x0,x1)​

Add 함수에 as_array를 추가해 준다. as_array 함수는 x1이 float이나 int인 경우 ndarray 인스턴스로 변환된다.

 

그리고 다음과 같은 코드를 통해 문제점들을 해결한다.

Variable.__add__=add
Variable.__radd__=add
Variable.__mul__=mul
Variable.__rmul__=mul

    
    __array_priority__=200

 

• 또다른 연산자들

  class Neg(Function):
      def forward(self,x):
          return -x
      
      def backward(self,gy):
          return -gy
      
  def neg(x):
      return Neg()(x)
  
  class Sub(Function):
      def forward(self,x0,x1):
          y=x0-x1
          return y
      
      def backward(self,gy):
          return gy,-gy
      
  def sub(x0,x1):
      x1=as_array(x1)
      return Sub()(x0,x1)
  
  def rsub(x0,x1):
      x1=as_array(x1)
      return Sub()(x1,x0)
  
  class Div(Function):
      def forward(self,x0,x1):
          y=x0/x1
          return y
      
      def backward(self,gy):
          x0,x1=self.inputs
          gx0=gy/x1
          gx1=gy * (-x0 / x1 ** 2)
          return gx0,gx1
      
  def div(x0,x1):
      x1=as_array(x1)
      return Div()(x0,x1)
  
  def rdiv(x0,x1):
      x1=as_array(x1)
      return Div()(x1,x0)
  
  class Pow(Function):
      def __init__(self,c):
          self.c=c
          
      def forward(self,x):
          y=x ** self.c
          return y
      
      def backward(self,gy):
          x,=self.inputs
          c=self.c
          gx=c * x ** (c-1) * gy
          return gx
      
  def pow(x,c):
      return Pow(c)(x)​