python小兵 面向对象继承super和c3算法

Posted 2021-02-05 嘻嘻234

python多继承

　　在前面的学习过程中. 我们已经知道了Python中类与类之间可以有继承关系. 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. 子类⾃自动拥有⽗类中除了私有属性外的其他所有内容. python支持多继承. 一个类可以拥有多个父类.

　　此时, 孙悟空是一只猴子, 同时也是一个神仙. 那孙悟空继承了这两个类. 孙悟空自然就可以执行这两个类中的方法.

 

　　多继承用起来简单. 也很好理解. 但是多继承中, 存在着这样一个问题. 当两个父类中出
现了重名方法的时候. 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中这是一个很复杂的问题. 因为在不同的
python版本中使⽤的是不同的算法来完成MRO的. 首先. 我们目前能见到的有两个版本:

python2

在python2中存在两种类.

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之后出现了了新式类. 新式类的特点是基类的根是object

python3

python3中使⽤用的都是新式类. 如果基类谁都不继承. 那这个类会默认继承object

 

经典类的MRO
　　虽然在python3中已经不存在经典类了. 但是经典类的MRO最好还是学一学. 这是一种
树形结构遍历的一个最直接的案例例. 在python的继承体系中. 我们可以把类与类继承关系化
成⼀个树形结构的图. 来, 上代码:

 

 　　继承关系图已经有了. 那如何进行查找呢? 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. 比如. 有⼀个快递员. 去给每家每户送鸡蛋.

 

图中每个圈都是准备要送鸡蛋的住址. 箭头和⿊线表⽰线路. 那送鸡蛋的顺序告诉你入
⼝在最下面R. 并且必须从左往右送. 那怎么送呢?

 

　　如图. 肯定是按照123456这样的顺序来送. 那这样的顺序就叫深度优先遍历. 而如果是
142356呢? 这种被称为广度优先遍历. 好了. 深度优先就说这么多. 那么上面那个图怎么找的
呢? MRO是什么呢? 很简单. 记住. 从头开始. 从左往右. 一条路跑到头, 然后回头. 继续一条
路跑到头. 就是经典类的MRO算法.

　　类的MRO: Foo-> H -> G -> F -> D -> B -> A -> C -> E. 你猜对了了么?

 

新式类的MRO   (重点加难点)

　　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. 且画图也看不出来什么. 不过如
果写得多了是可以从图上总结出一些规律来的. 先看代码:

 

 

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 G(E):
    pass
class H(G, F):
    pass

首先. 我们要确定从H开始找. 也就是说. 创建的是H的对象.
如果从H找. 那找到G+F的父类的C3, 我们设C3算法是L(x) , 即给出x类. 找到x的MRO
　　L(H) = H + L(G) + L(F) + GF
继续从代码中找G和F的⽗类往里面带
　　L(G) = G + L(E) + E
　　L(F) = F + L(D)+ L(E) + DE
继续找E 和 D
　　L(E) = E + L(C) + L(A) + CA
　　L(D) = D + L(B) + L(C) + BC
继续找B和C
　　L(B) = B + L(A) + A
　　L(C) = C + L(A) + A
　　最后就剩下⼀个A了. 也就不用再找了. 接下来. 把L(A) 往里带. 再推回去. 但要记住. 这里的
+ 表示的是merge. merge的原则是用每个元组的头 ⼀项一项地和后⾯元组的除头一项外的其他元
素进行比较, 看是否存在. 如果存在. 就从下一个元组的头一项一项地继续找. 如果找不到. 就拿出来.
作为merge的结果的一项. 以此类推. 直到元组之间的元素都相同. 也就不用再找了.
　　L(B) =(B,) + (A,) + (A) -> (B, A)
　　L(C) =(C,) + (A,) + (A) -> (C, A)
继续带.
　　L(E) = (E,) + (C, A) + (A) + (C,A) -> E, C, A
　　L(D) = (D,) + (B, A) + (C, A) + (B, C) -> D, B, C, A
继续带.
　　L(G) = (G,) + (E, C, A) + (E) -> G, E, C, A
　　L(F) = (F,) + (D, B, C, A) + (E, C, A) + (D, E)-> F, D, B, E, C, A
加油, 最后了
　　L(H) = (H, ) + (G, E, C, A) + ( F, D, B, E, C, A) + (G, F) -> H, G, F, D, B, E, C, A
算完了. 最终结果 HGFDBECA. 那这个算完了. 如何验证呢? 其实python早就给你准备好
了. 我们可以使⽤类名.__mro__获取到类的MRO信息.
print(H.__mro__)

结果:
(<class \'__main__.H\'>, <class \'__main__.G\'>, <class \'__main__.F\'>, <class
\'__main__.D\'>, <class \'__main__.B\'>, <class \'__main__.E\'>, <class
\'__main__.C\'>,<class \'__main__.A\'>, <class \'object\'>)

　　结果OK. 那既然python提供了. 为什么我们还要如此⿇烦的计算MRO呢? 因为笔
试.......你在笔试的时候, 是没有电脑的. 所以这个算法要知道. 并且简单的计算要会. 真是项目
开发的时候很少有人这么去写代码

 

　　这个说完了. 那C3到底怎么看更容易呢? 其实很简单. 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.

 

 

super是什么鬼?

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

 我们先看第一种:

 

 

class Foo:
    def __init__(self, a, b, c):
        self.a = a
        self.b = b
        self.c = c
class Bar(Foo):
    def __init__(self, a, b, c, d):
        super().__init__(a, b, c) # 访问⽗父类的构造⽅方法
        self.d = d
b = Bar(1, 2, 3, 4)

print(b.__dict__)
结果:
{\'a\': 1, \'b\': 2, \'c\': 3, \'d\': 4} 

　　这样就⽅便了子类. 不需要写那么多了. 直接用⽗类的构造帮我们完成一部分代码

第二种:

class Foo:
    def func1(self):
        super().func1() # 此时找的是MRO顺序中下一个类的方法
        print("我的老家. 就住在这个屯")
class Bar:
    def func1(self):
        print("你的⽼家. 不在这个屯")
class Ku(Foo, Bar):
    def func1(self):
        super().func1() # 此时super找的是Foo
        print("他的老家. 不知道在哪个屯")

k = Ku()  # 先看MRO .       KU, FOO, BAR object
k.func1()
k2 = Foo() # 此时的MRO. Foo object
k2.func1() # 报错

 

最后是一道面试题;

# MRO + super ⾯试题
class Init(object):
    def __init__(self, v):
        print("init")
        self.val = v
class Add2(Init):
    def __init__(self, val):
        print("Add2")
        super(Add2, self).__init__(val)
        print(self.val)
        self.val += 2
class Mult(Init):
    def __init__(self, val):
        print("Mult")
        super(Mult, self).__init__(val)
        self.val *= 5
class HaHa(Init):
    def __init__(self, val):
        print("哈哈")
        super(HaHa, self).__init__(val)
        self.val /= 5
class Pro(Add2,Mult,HaHa): #
    pass
class Incr(Pro):
    def __init__(self, val):
        super(Incr, self).__init__(val)
        self.val+= 1

# Incr Pro Add2 Mult HaHa Init

p = Incr(5)
print(p.val)
c = Add2(2)
print(c.val)
提示. 先算MRO . 然后看清楚self是谁.

#Add2
#Mult
#哈哈
#init
#5.0
#8.0

 

#Add2
#init
#2
#4

 

结论: 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