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Python類的多重繼承問題深入分析

2017-10-11

Python類的多重繼承問題深入分析

首先得說明的是,Python的類分為經典類和新式類
經典類是python2.2之前的東西,但是在2.7還在兼容,但是在3之后的版本就只承認新式類了
新式類在python2.2之后的版本中都可以使用

經典類和新式類的區別在于:

經典類是默認沒有派生自某個基類的,而新式類是默認派生自object這個基類的:

代碼如下:
# old style
class A():pass

# new style
class A(obejct):pass

2.經典類在類多重繼承的時候是采用從左到右深度優先原則匹配方法的..而新式類是采用C3算法(不同于廣度優先)進行匹配的

3.經典類是沒有__MRO__和instance.mro()調用的,而新式類是有的.

為什么不用經典類，要更換到新式類

因為在經典類中的多重繼承會有些問題...可能導致在繼承樹中的方法查詢繞過后面的父類:

代碼如下:
class A():
    def foo1(self):
        print "A"
class B(A):
    def foo2(self):
        pass
class C(A):
    def foo1(self):
        print "C"
class D(B, C):
    pass

d = D()
d.foo1()

按照經典類的查找順序從左到右深度優先的規則，在訪問d.foo1()的時候,D這個類是沒有的..那么往上查找,先找到B,里面沒有,深度優先,訪問A,找到了foo1(),所以這時候調用的是A的foo1()，從而導致C重寫的foo1()被繞過.

所以python引入了新式類的概念,每個基類都繼承自object并且,他的匹配規則也從深度優先換到了C3

C3算法

C3算法是怎么做匹配的呢..在問答版塊上面討論之后,歸結如下:

C3算法的一個核心是merge.

在merge列表中，如果第一個序列mro的第一個類是出現在其它序列，并且也是第一個，或者不出現其它序列，那么這個類就會從這些序列中刪除，并合到訪問順序列表中
比如:(引用問題中zhuangzebo的回答@zhuangzebo)

代碼如下:
class A(O):pass
class B(O):pass
class C(O):pass
class D(A,B):pass
class E(C,D):pass

首先需要知道 O(object)的mro(method resolution order)列表是[O,]
那么接下來是:

代碼如下:
mro(A) = [A, O]
mro(B) = [B, O]
mro(C) = [C, O]
mro(D) = [D] + merge(mro(A), mro(B), [A, B])
= [D] + merge([A, O], [B, O], [A, B])
= [D, A] + merge([O], [B, O], [B])
= [D, A, B] + merge([O], [O])
= [D, A, B, O]
mro(E) = [E] + merge(mro(C), mro(D), [C, D])
= [E] + merge([C, O], [D, A, B, O], [C, D])
= [E, C] + merge([O], [D, A, B, O], [D])
= [E, C, D] + merge([O], [A, B, O])
= [E, C, D, A, B] + merge([O], [O])
= [E, C, D, A, B, O]

然后還有一種特殊情況:
比如：
merge(DO,CO,C) 先merge的是D
merge(DO,CO,C) 先merge的是C
意思就是.當出現有一個類出現在兩個序列的頭(比如C) 這種情況和這個類只有在一個序列的頭(比如D) 這種情況同時出現的時候,按照順序方式匹配。

新式類生成的訪問序列被存儲在一個叫MRO的只讀列表中..
你可以使用instance.__MRO__或者instance.mro()來訪問

最后匹配的時候就按照MRO序列的順序去匹配了

C3和廣度優先的區別:

舉個例子就完全明白了:

代碼如下:
class A(object):pass
class B(A):pass
class C(B):pass
class D(A):pass
class E(D):pass
class F(C, E):pass

按照廣度優先遍歷,F的MRO序列應該是[F,C,E,B,D,A]
但是C3是[F,E,D,C,B,A]
意思是你可以當做C3是在一條鏈路上深度遍歷到和另外一條鏈路的交叉點,然后去深度遍歷另外一條鏈路,最后遍歷交叉點

新式類和經典類的super和按類名訪問問題

在經典類中,你如果要訪問父類的話,是用類名來訪問的..

代碼如下:

class A():
    def __init__(self):
        print "A"
class B(A):
    def __init__(self):
        print "B"
        A.__init__(self) #python不會默認調用父類的初始化函數的

這樣子看起來沒三問題,但是如果類的繼承結構比較復雜，會導致代碼的可維護性很差..
所以新式類推出了super這個東西...

代碼如下:
class A():
    def __init__(self):
        print "A"
class B(A):
    def __init__(self):
        print "B"
        super(B,self).__init__()

這時候，又有一個問題:當類是多重繼承的時候,super訪問的是哪一個類呢?
super實際上是通過__MRO__序列來確定訪問哪一個類的...實際上就是調用__MRO__中此類后面的一個類的方法.
比如序列為[F,E,D,C,B,A]那么F中的super就是E,E的就是D

super和按照類名訪問混合使用帶來的坑

代碼如下:
class A(object):
def __init__(self):
print "enter A"
print "leave A"

class B(object):
def __init__(self):
print "enter B"
print "leave B"

class C(A):
def __init__(self):
   print "enter C"
   super(C, self).__init__()
   print "leave C"

class D(A):
def __init__(self):
   print "enter D"
   super(D, self).__init__()
   print "leave D"
class E(B, C):
def __init__(self):
   print "enter E"
   B.__init__(self)
   C.__init__(self)
   print "leave E"

class F(E, D):
def __init__(self):
   print "enter F"
   E.__init__(self)
   D.__init__(self)
   print "leave F"

這時候打印出來是：