2022年 11月 3日

Python中的多重继承

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继承是面向对象编程的一个重要的方式,通过继承,子类就可以扩展父类的功能。在Python中一个类能继承自不止一个父类,这叫做Python的多重继承(Multiple Inheritance)。

语法:

  1. class SubclassName(BaseClass1, BaseClass2, BaseClass3, ...):
  2. pass

菱形继承

在多层继承和多继承同时使用的情况下,就会出现复杂的继承关系,多重多继承。

其中,就会出现菱形继承。如下图所示。

mark

在这种结构中,在调用顺序上就出现了疑惑,调用顺序究竟是以下哪一种顺序呢?

  • D->B->A->C(深度优先)
  • D->B->C->A(广度优先)

下面我们来解答下这个问题。

举个例子来看下:

  1. class A():
  2. def __init__(self):
  3. print('init A...')
  4. print('end A...')
  5. class B(A):
  6. def __init__(self):
  7. print('init B...')
  8. A.__init__(self)
  9. print('end B...')
  10. class C(A):
  11. def __init__(self):
  12. print('init C...')
  13. A.__init__(self)
  14. print('end C...')
  15. class D(B, C):
  16. def __init__(self):
  17. print('init D...')
  18. B.__init__(self)
  19. C.__init__(self)
  20. print('end D...')
  21. if __name__ == '__main__':
  22. D()
  23. ''' ------ Output ------
  24. init D...
  25. init B...
  26. init A...
  27. end A...
  28. end B...
  29. init C...
  30. init A...
  31. end A...
  32. end C...
  33. end D...
  34. '''

从输出结果中看,调用顺序为:D->B->A->C->A。可以看到,B、C都继承于A,A被调用了两次。A没必要重复调用两次。

其实,上面问题的根源都跟MRO有关:MRO(Method Resolution Order)也叫方法解析顺序,主要用于在多重继承时判断调的属性来自于哪个类。其使用了一种叫做C3的算法,其基本思想时在避免同一类被调用多次的前提下,使用广度优先和从左到右的原则去寻找需要的属性和方法。

那么如何避免顶层父类中的某个方法被多次调用呢,此时就需要super()来发挥作用了。super本质上是一个类,内部记录着MRO信息,由于C3算法确保同一个类只会被搜寻一次,这样就避免了顶层父类中的方法被多次执行了,上面代码可以改为:

  1. class A():
  2. def __init__(self):
  3. print('init A...')
  4. print('end A...')
  5. class B(A):
  6. def __init__(self):
  7. print('init B...')
  8. super(B, self).__init__()
  9. print('end B...')
  10. class C(A):
  11. def __init__(self):
  12. print('init C...')
  13. super(C, self).__init__()
  14. print('end C...')
  15. class D(B, C):
  16. def __init__(self):
  17. print('init D...')
  18. super(D, self).__init__()
  19. print('end D...')
  20. if __name__ == '__main__':
  21. D()
  22. ''' ------ Output ------
  23. init D...
  24. init B...
  25. init C...
  26. init A...
  27. end A...
  28. end C...
  29. end B...
  30. end D...
  31. '''

可以看出,此时的调用顺序是D->B->C->A,即采用的是广度优先的遍历方式。

补充内容
Python类分为两种,一种叫经典类,一种叫新式类。都支持多继承,但继承顺序不同。

  • 新式类:从object继承来的类。如class A(object),采用广度优先搜索的方式继承(即先水平搜索,再向上搜索)。
  • 经典类:不从object继承来的类。如class A(),采用深度优先搜索的方式继承(即先深入继承树的左侧,再返回,再找右侧)。

Python 2.x中的类是有经典类和新式类两种,Python 3.x中都是新式类。