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python学习笔记：第20天 多继承、MRO C3算法

python学习网 2018-11-15 09:35:03

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一、多继承

之前已经学习过了继承，当出现了x是⼀种y的的时候，就可以使⽤继承关系，即"is-a" 关系。在继承关系中，⼦类⾃动拥有⽗类中除了私有属性外的其他所有内容，ython⽀持多继承，⼀个类可以拥有多个⽗类：

class A:
    def func1(self):
        print('我是A类的func1')
        
class B:
    def func2(self):
        print('我是B类的func2')
        
class C(A, B):
    def func3(self):
        print('我是C类的func3')
        
c = C()
c.func1()
c.func2()
c.func3()

# 结果：
# 我是A类的func1
# 我是B类的func2
# 我是C类的func3

多继承用起来虽然很简单，但是它也会带来一些问题，当两个⽗类中出现了重名⽅法的时候，即出现了二义性，这时该怎么办呢？这时就涉及到如何查找⽗类⽅法的这么⼀个问题，即MRO(method resolution order) 问题，在python中不同版本的MRO查找父类的顺序也不一样：

  • 在python2中存在这两种类：
    • ⼀个叫经典类. 在python2.2之前，⼀直使⽤的是经典类，经典类在基类的根如果什么都不写，表⽰继承xxx.
    • ⼀个叫新式类. 在python2.2之后出现了新式类，新式类的特点是基类的根是object
  • python3
    • python3中使⽤的都是新式类. 如果基类谁都不继承. 那这个类会默认继承object

二、旧式类的MRO

旧式类的MRO是通过数型结构的深度优先遍历的顺序查找，深度优先遍历的查找顺序如下:

两种继承模式在DFS下的优缺点。

  • 第一种通常称为正常继承模式，两个互不相关的类的多继承，这种情况DFS顺序正常，不会引起任何问题；

  • 第二种，棱形继承模式，存在公共父类（D）的多继承这种情况下DFS必定经过公共父类（D），这时候想想，如果这个公共父类（D）有一些初始化属性或者方法，但是子类（C）又重写了这些属性或者方法，那么按照DFS顺序必定是会先找到D的属性或方法，那么C的属性或者方法将永远访问不到，导致C只能继承无法重写（override）。

旧式类MRO的查找只需要记住一个原则：在经典类中采⽤的是深度优先遍历⽅案. 什么是深度优先. 就是⼀条路走到头. 然后再回来. 继续找下⼀个

三、新式类的MRO

python中的新式类的MRO是采⽤的C3算法来完成的。

c3算法很简单，就看你的代码就够了，不需要去画图。计算方法和公式如下：

L[C(B1 ... BN)] = C + merge(L[B1] ... L[BN], B1 ... BN)       # 以下的merge函数由L代替（只是书写方式不一样）
L[object] = object
def merge(seqs):
    print '\n\nCPL[%s]=%s' % (seqs[0][0],seqs),
    res = []; i=0
    while 1:
      nonemptyseqs=[seq for seq in seqs if seq]
      if not nonemptyseqs: return res
      i+=1; print '\n',i,'round: candidates...',
      for seq in nonemptyseqs: # find merge candidates among seq heads
          cand = seq[0]; print ' ',cand,
          nothead=[s for s in nonemptyseqs if cand in s[1:]]
          if nothead: cand=None #reject candidate
          else: break
      if not cand: raise "Inconsistent hierarchy"
      res.append(cand)
      for seq in nonemptyseqs: # remove cand
          if seq[0] == cand: del seq[0]

def mro(C):
    "Compute the class precedence list (mro) according to C3"
    return merge([[C]]+map(mro,C.__bases__)+[list(C.__bases__)])

以上代码摘自于python官方文档，对于python的MRO C3算法感兴趣的朋友可以看先这里：Python官方对MRO的说明

先看个例子：

class A:pass
class B:pass
class C:pass
class E(A,B):pass
class F(B,C):pass
class G(E,F):pass

# 求G的MRO查找顺序?

最终结果为：GEAFBC，最终我们可以使⽤class_name.__mro__或者class_name.mro()获取到类的MRO信息。

我们再来看一个复杂的例子：

class A:pass
class B(A):pass
class C(A):pass
class D(B, C):pass
class E(C, A):pass
class F(D, E):pass
class M(F, E):pass
class N:pass
class P(M,N):pass
class G(P):pass
class O:pass
class X(O):pass
class H(G, X, F):pass

# 求H的MRO？

照之前的方法处理，可以得到如下结果：


L(H) = H + L(G) + L(X) + L(F) + (GXF)   # ==> H + (GPMFDBECAN) +  (XO) + (FDBECA) + (GXF)       # 得到最终的公式，
                                    (FDBECAN) + (XO) + (FDBECA) + (XF) = HGPM                   # 先提取出HGPMX
                                    (FDBECAN) + (O) + (FDBECA) + (F) = HGPMX                    # 再提取出X
                                    (DBECAN) + (O) + (DBECA) = HGPMXF                           # 再提取F
                                                ====>  HGPM XFDB ECANO                          # 最终得到结果

L(G) = G + L(P) + P                     # ==> G + (PMFDBECAN) + P = GPMFDBECAN
L(X) = X + L(O) + O                     # ==> X + (O) + O = XO
L(P) = P + L(M) + L(N) + (MN)           # ==> P + (MFDBECA) + (N) + (MN) = PMFDBECAN
L(M) = M + L(F) + L(E) + (FE)           # ==> M + (FDBECA) + (ECA) + (FE) = MFDBECA

L(F) = F + L(D) + L(E) + (DE)           # ==> F + (DBCA) + (ECA) + (DE) = FDBECA
L(E) = E + L(C) + L(A) + (CA)           # ==> E + (CA) + A + (CA) = ECA

L(D) = D + L(B) + L(C) + (BC)           # ==> D + (BA) + (CA) + (BC) = DBCA
L(B) = B + L(A) + A                     # BA
L(C) = C + L(A) + A                     # CA
L(A) = A

结果如下：

总结一下：C3是把我们多个类产⽣的共同继承留到最后去找. 所以. 我们也可以从图上来看到相关的规律. 这个要⼤家⾃⼰多写多画图就能感觉到了. 但是如果没有所谓的共同继承关系. 那⼏乎就当成是深度遍历就可以了

四、super

super()可以帮我们执⾏MRO中下⼀个⽗类的⽅法，通常super()有两个使⽤的地⽅:

  1. 可以访问⽗类的构造⽅法
  2. 当⼦类⽅法想调⽤⽗类(MRO)中的⽅法
  • super的使用方法：
class super(object)
 |  super() -> same as super(__class__, <first argument>)
 |  super(type) -> unbound super object
 |  super(type, obj) -> bound super object; requires isinstance(obj, type)

我们先来看第一种情况：子类访问父类的构造方法：

class A:
    def __init__(self, a, b):
        self.a = a
        self.b = b
        
class B(A):
    def __init__(self, a, b, c, d):
        super(B, self).__init__(a, b)           # 访问父类的构造方法
        self.c = c
        self.d = d
b = B(1, 2, 3, 4)
print(b.__dict__)

# 结果：
# {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}

第二种情况：⼦类⽅法想调⽤⽗类(MRO)中的⽅法

class D:
    def func(self):
        print('我是D类的func')
        
class E:
    def func(self):
        print('我是E类的func')
        
class C(E):
    def func(self):
        print('我是C类的func')

class B(D):
    def func(self):
        print('我是B类的func1')
        super
class A(B, C):
    def func(self):
        super().func()
    def func2(self):
        super(D, self).func()                   #  这里可以直接调用MRO中super指定类的下一个类中的方法，即C中的func方法

# A的MRO顺序为： A -> B -> D -> C -> E

a = A()
a.func()
# 我是B类的func1

a.func2()
# 我是C类的func

super的使用：

  • super()和super(cls, object).functions的调用是一样的（cls是指调用super方法的那个类，不是指定另一个类而是类本身）
  • super(cls, object).functions可以指定cls，让super调用MRO中指定类的下一个类的方法（上面就是一个很好的例子）

注意：不管super()写在哪⼉，在哪⼉执⾏，⼀定先找到MRO列表，根据MRO列表的顺序往下找，否则⼀切都是错的

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