解决Python中abc.Sequence、abc.Hashable、list之间的继承矛盾

Posted 2023-02-23

【中文标题】解决Python中abc.Sequence、abc.Hashable、list之间的继承矛盾

【英文标题】：Solving inheritance contradictions among abc.Sequence, abc.Hashable and list in Python

【发布时间】：2019-09-23 15:50:20

【问题描述】：

我使用的是 3.6.3 版

我正在研究Pythoncollections.abc的类间继承关系。我在list、Sequence和Hashable之间发现了一些矛盾的继承关系

如您所知， 1、Sequence继承Hashable类和 2. list继承Sequence

from collections import Sequence, Hashable


issubclass(Sequence, Hashable)  # 1.
issubclass(list, Sequence)      # 2.

True
True

由此，您可能会认为 list 在概念上也继承了 Hashable。

但是 list 是可变的，它不会继承 Hashable（意味着'你不能'hash(some_list)'）

issubclass(list, Hashable)


False

我认为这种继承是矛盾的。我完全理解list 是可变的，因为我已经使用了数百次list，但是继承关系图不支持这个概念。我错了什么或遗漏了什么？

我等待您的建议。谢谢。

【问题讨论】：

你看过这个博客吗：naftaliharris.com/blog/python-subclass-intransitivity？它看起来很不错，这里引用了一句，“...Iterable 是 Hashable 的“子类”——说真的，因为 Iterable 具有从对象继承的 __hash__ 方法”。

Sequence 有一个__hash__ 方法，但是根据docs.python.org/3.6/library/…，Sequence 不继承自Hashable。 （不是答案，只是观察。）

@SuperShoot 感谢您的参考。我非常喜欢这种方法：在 Python 中获取所有类并测试所有三元组依赖项检查。我想我应该稍后再深入研究metaclass。 :)

我也将那本书添加到我的阅读清单中。感谢您的出色 Q 并祝您在 Python 学习中一切顺利。

【参考方案1】：

所以它实际上是一个有趣的设计特性，但 Python 子类实际上不需要是可传递的。 Google 定义的传递性：

"如果一个特征适用于序列的连续成员之间，它也必须适用于按顺序排列的任何两个成员之间。例如，如果 A 大于 B，并且 B 大于 C，则 A 大于C。”

对于继承是传递性的语言，例如Java，如果B继承A和C继承B，那么C必须继承A。 C 的传递超类集为A、B 和Object，直接超类为B。

在 Python 中，我们背离了这个概念。正如您所指出的，Sequence 是 Hashable，list 是 Sequence，但 list 不是 Hashable。事实上，list 并没有直接继承任何东西（除了 object 每个 python 类都继承）。

# from the PyCharm generated stubs
class list(object):
    ...

在 Python 中，您可以使用元类实用程序中的 __subclasscheck__ 或 __subclasshook__ 来使内置方法 issubclass 做一些有趣的事情。元类是一种高级语言功能，用于修改类操作的基本规则（修改issubclass 的工作方式就是一个很好的例子）。在抽象基类元类ABCMeta 中，__subclasscheck__ 方法将在类上调用__subclasshook__ 方法（如果已定义）。您可以阅读great answer about the uses here。

某些ABCMeta 类如Hashable 实现__subclasshook__ 不是检查继承树，而是检查方法是否存在。这很有帮助，这样就不必在您创建的每个类定义中都包含常见的合同。

对于这种情况，为了成为Hashable，您需要定义__hash__。但是，Python 声明不要在 List 上散列，因为它是可变的，因此在此类中特别省略了它。

class Hashable(metaclass=ABCMeta):

    __slots__ = ()

    @abstractmethod
    def __hash__(self):
        return 0

    @classmethod
    def __subclasshook__(cls, C):
        if cls is Hashable:
            return _check_methods(C, "__hash__")
        return NotImplemented

class list(object):
    ...
    __hash__ = None

【讨论】：

class list(object): 不会出现在 list 类的实际定义中的任何位置。 class list(object) 出现在 help(list) 输出中，它可能出现在 PyCharm 假源代码或类似的东西中，但 actual class definition 在 C 中。

@user2357112 啊，谢谢，好点，我会把它加进去。虽然列表只继承对象，但它仍然是正确的；由于是一个 python 对象。

谢谢我的朋友。非常有趣的是 Python 类并不简单地遵循概念继承树。但是你能告诉我transitive的含义吗？我不会说英语，所以这让我有点困惑。

@flakes 谢谢，您编辑的答案更清晰。但它也给我带来了更多的问题。为什么你的代码实现subclasshook，而不是subclasscheck，什么是_check_methods？我明白了，很感激。

@flakes 请知道，我非常感谢您为做出无错误和更清晰的答案所做的努力。我的 Python 得到了改进。非常感谢:)