哪些类不能被子类化？

Posted 2023-02-22

【中文标题】哪些类不能被子类化？

【英文标题】：Which classes cannot be subclassed?

【发布时间】：2012-04-21 03:35:43

【问题描述】：

对于哪些内置和标准库类不可子类化（“final”）有什么规定吗？

从 Python 3.3 开始，以下是一些示例：

bool function operator.itemgetter slice

我找到了一个question，它处理“最终”类的实现，包括 C 和纯 Python。

我想了解什么原因可以解释为什么首先选择一个类作为“最终”类。

【问题讨论】：

NoneType 是另一个例子。

一个 Python 实现中的最终类可以在另一个实现中子类化吗？我希望有人可以确认它永远不会发生。否则，为一个实现编写的代码在移植到另一个实现时可能会中断（同样非常痛苦：想象一下，如果有人继承了function，现在需要重构代码以避免这种继承）。

请注意，PyPy 也拒绝对您的四个示例进行子类化......即使它没有 CPython 限制。他们的代码库中可能记录了一个原因。

NotImplementedType（即type(NotImplemented)）和ellipsis（即type(...)）是另外两个例子。与None 一样，没有理由拥有多个这些类的实例，如果允许，检查它们会更尴尬（if x is None 必须变为if isinstance(x, type(None))）。我想，原则上，您可以通过查看类型定义中tp_flags 值的来源来获得完整列表。

@agf：请参阅this post，了解为什么要继承itemgetter；和this post 解释为什么你可能想要子类function（这个是旧的，所以其中一些参数可能不适用）。

【参考方案1】：

一个类在 Python 中成为“final”似乎有两个原因。

1.违反类不变量

遵循单例模式的类具有一个不变量，即实例数量有限（预先确定）。在子类中任何违反此不变量的行为都将与该类的意图不一致，并且无法正常工作。例子：

bool：True，False；见Guido's comments NoneType: None NotImplementedType: NotImplemented ellipsis: Ellipsis

在这个类别中可能有除单例模式以外的情况，但我不知道。

2.没有说服力的用例

在 C 中实现的类需要额外的工作以允许子类化（至少在 CPython 中）。在没有令人信服的用例的情况下做这样的工作并不是很有吸引力，因此志愿者不太可能挺身而出。例子：

function;见Tim Peters' post

注1：

我最初认为有有效的用例，但对function 和operator.itemgetter 的子类化兴趣不足。感谢@agf 指出here 和here 提供的用例并不令人信服（请参阅@agf cmets 的问题）。

注2：

我担心另一个 Python 实现可能会意外地允许子类化 CPython 中的 final 类。这可能会导致代码不可移植（一个用例可能很弱，但如果他们的 Python 支持，有人可能仍会编写子类function 的代码）。这可以通过在 Python 文档中标记所有不能被子类化的内置和标准库类来解决，并要求所有实现在这方面都遵循 CPython 行为。

注3：

CPython 在上述所有情况下产生的消息是：

TypeError: type 'bool' is not an acceptable base type

正如许多关于这个主题的问题所显示的那样，它非常神秘。我将提交一个建议，在文档中添加一个段落来解释最终类，甚至可能将错误消息更改为：

TypeError: type 'bool' is final (non-extensible)

【讨论】：

当然，如果您正在编写薛定谔猫的模拟，您可能希望将bool 子类化为包含unknown :-P 只是在开玩笑

@Endophage：Qbit 肯定是一种有用的类型，但它不是bool 的子类，事实上，恰恰相反，每个布尔值都是一种 qbit！一个恰好被观察到的。不过，我可能会和__subclasscheck__ 和朋友一起处理这个案子。

@TokenMacGuy 出色的观察！那么为什么我们不在 Python 中有一个 Qbit 类，它是 bool 的子类！我要求它应该是这样！ :-P

但在观察/测试时，Qbit 的值将始终为 False 或 True。似乎你只需要一个 bool 的子类，它只在观察时进行“计算”......（LazyBool）

@SingleNegationElimination @Endophage 也许这就是为什么bool 不能是Enum 基类的原因，Guido 不玩骰子?