2022年 11月 13日

python的继承机制

一、python的继承

python支持单继承和多继承，这种继承机制极大的提高了代码的复用性，使得子类可以继承父类和祖类的方法以及属性，这就是继承，同时，子类也可以重写父类和祖类的某个方法或者属性，从而使得子类可以获得与父类和祖类不一样的行为，这就是多态。

python作为一门支持oop的语言，其class（类）实现了封装，继承机制实现了继承与多态。

继承中非常重要的一点就是多态，当子类和父类以及祖类具有相同的属性或者方法的时候，python会调用哪个方法或者属性。

注意：python2与python3的多继承机制有所差别。在python2中多继承分为两种情况：如果是经典类（基类不是从object派生而来）的继承则为深度优先；如果是新式类（基类从object派生而来），然后继承的父类从同一个基类派生而来，那么广度优先；如果继承的父类从不同的基类派生而来，则其遍历顺序较为复杂，后面详细说明。在python3中取消了经典类，所以python3中只有新式类的继承。

1、单继承

单继承中，当我们通过子类.xxxx的调用一个实例的方法或者访问一个属性的时候，python首先会在子类中寻找该方法或者属性，如果没有寻找到就去父类中去寻找。如果在父类中没有找到该方法或者属性，就继续递归寻找（去父类的父类中去寻找，以此类推。这里需要注意：递归寻找的时候，如果父类还是单继承就按照单继承方法搜索，如果父类是多继承则按照多继承方法搜索。），直到找到一个名为xxxx的方法或属性，或者直到Object这个类为止。

2、多继承

多继承中，当我们通过子类.xxxx的调用一个实例的方法或者访问一个属性的时候，python就会按照一定的顺序去父类中寻找。该顺序按照一定的算法获得，在实例中可以通过xxx.__class__.__mro__获得这个搜索顺序列表。

计算MRO的算法：

类 C 的线性化（MRO）记为 L[C] = [C1, C2,…,CN]。其中 C1 称为 L[C] 的头，其余元素 [C2,…,CN] 称为尾。如果一个类 C 继承自基类 B1、B2、……、BN，那么我们可以根据以下两步计算出 L[C]：

  1. L[object] = [object]

  2. L[C(B1…BN)] = [C] + merge(L[B1],…,L[BN], [B1,…,BN])

这里的关键在于 merge，其输入是一组列表，按照如下方式输出一个列表：

  1. 检查第一个列表的头元素（如 L[B1] 的头），记作 H。
  2. 若 H 未出现在其它列表的尾部，则将其输出，并将其从所有列表中删除，然后回到步骤1；否则，取出下一个列表的头部记作 H，继续该步骤。
  3. 重复上述步骤，直至列表为空或者不能再找出可以输出的元素。如果是前一种情况，则算法结束；如果是后一种情况，说明无法构建继承关系，Python 会抛出异常TypeError。

这里只是简单叙述，看引用更加详细。

引用：https://blog.csdn.net/lengye7/article/details/121312262

上面的说法还是比较抽象的，我们来看3个例子。

1、完全的单继承例子

  1. class base:
  2.     def hello(self):
  3.         print("hello base!")
  4.  
  5. class type1(base):
  6.     def hello(self):
  7.         print("hello type1!")
  8.  
  9. class type2(base):
  10.     def hello2(self):
  11.         print("hello type2!")
  12.  
  13. a = type1()
  14.  
  15. a.hello()
  16.  
  17. b = type2()
  18.  
  19. b.hello()
  20.  
  21. b.hello2()

继承关系图： 

上面的代码执行结果：

 执行到a.hello()，由于a是type1的实例，type1中具备hello方法，所以python直接调用type1中的hello方法，输出hello type1!。

执行到b.hello()，由于b是type2的实例，type2中不具备hello方法，所以python去父类base中去寻找，在父类base中找到hello方法并执行，输出hello base!。

执行到b.hello2()，由于b是type2的实例，type2中具备hello2方法，python直接执行hello2，输出hello type2!。

2、多继承的例子

1）、正确的例子

  1. class base:
  2.     test = "test_base"
  3.     def hello(self):
  4.         print("hello base!",self.test)
  5.  
  6. class type1(base):
  7.     test = "test_type1"
  8.     def hello(self):
  9.         print("hello type1!",self.test)
  10.  
  11. class type2(base):
  12.     def hello2(self):
  13.         print("hello type2!")
  14. class type3(type2,type1):
  15.     def hello3(self):
  16.         print("hello type3!")
  17.  
  18. c = type3()
  19.  
  20. c.hello()
  21.  
  22.  
  23. c.hello2()
  24.  
  25.  
  26. c.hello3()
  27.  
  28. print(c.__class__.__mro__)

我们可以推测得到它的MRO：[type3,type2,type1,base,object]。

运行结果：

 2）、错误的例子

形如，class test1(X,A,B)…..，q其中X是A或者B任意一个父类的基类，则会无法构建MRO，报错。

  1. class base:
  2.     test = "test_base"
  3.     def hello(self):
  4.         print("hello base!",self.test)
  5.  
  6. class type1(base):
  7.     test = "test_type1"
  8.     def hello(self):
  9.         print("hello type1!",self.test)
  10.  
  11. class type2(base):
  12.     def hello2(self):
  13.         print("hello type2!")
  14. class type3(base,type2,type1):
  15.     def hello3(self):
  16.         print("hello type3!")
  17.  
  18. c = type3()
  19.  
  20. c.hello()
  21.  
  22. c.hello2()
  23.  
  24. c.hello3()
  25.  
  26.  
  27. print(c.__class__.__mro__)

运行结果：

无法构建MRO。

形如：class test(A,B,C):……，其中A的MRO中存在[…,X,…,Y…]，B的MRO中存在[…,Y,…,X,…]，也会无法构建MRO，从而报错。

  1. class base:
  2.     test = "test_base"
  3.     def hello(self):
  4.         print("hello base!",self.test)
  5.  
  6. class type1(base):
  7.     test = "test_type1"
  8.     def hello(self):
  9.         print("hello type1!",self.test)
  10.  
  11. class type2(base):
  12.     def hello2(self):
  13.         print("hello type2!")
  14. class type3(type2,type1):
  15.     def hello3(self):
  16.         print("hello type3!")
  17.  
  18. class type4(type1,type2):
  19.     pass
  20.  
  21. class type5(type4,type3):
  22.     pass
  23. c = type5()
  24.  
  25. c.hello()
  26.  
  27. c.hello2()
  28.  
  29. c.hello3()
  30.  
  31.  
  32. print(c.__class__.__mro__)

 运行结果：

无法构建MRO。