一文講解python中的繼承沖突及繼承順序
簡(jiǎn)單的菱形繼承
設(shè)計(jì)類(lèi)如下

設(shè)計(jì)代碼:
class Animal(object):
def __init__(self, age: int = None, gender: int = None) -> None:
print("Call the constructor of Animal.")
self.m_age = age
self.m_gender = gender
self.m_name = "Animal"
print("Ends the call to Animal's constructer.")
pass
def eat(self):
print("Animal is eating")
def sleep(self):
print("Animal is sleeping")
class Tiger(Animal):
def __init__(self, age: int = None, gender: int = None) -> None:
print("Call the constructor of Tiger.")
self.m_name = "Tiger"
super().__init__(age, gender)
print("Ends the call to Tiger's constructer.")
def eat(self):
print("Tiger is eating")
pass
class Lion(Animal):
def __init__(self, age: int = None, gender: int = None) -> None:
print("Call the constructor of Lion.")
self.m_name = "Lion"
super().__init__(age, gender)
print("Ends the call to Lion's constructer.")
def eat(self):
print("Lion is eating")
def sleep(self):
print("Lion is sleeping")
pass
class Liger(Tiger, Lion):
def __init__(self, age: int = None, gender: int = None) -> None:
super().__init__(age, gender)
pass
if __name__ == '__main__':
liger = Liger(8, 1) #實(shí)例化一個(gè)`Liger`
print(Liger.__mro__)
print(liger.m_name)
liger.eat()
liger.sleep()
運(yùn)行輸出為:
Call the constructor of Tiger.
Call the constructor of Lion.
Call the constructor of Animal.
Ends the call to Animal's constructer.
Ends the call to Lion's constructer.
Ends the call to Tiger's constructer.
(<class '__main__.Liger'>, <class '__main__.Tiger'>, <class '__main__.Lion'>, <class '__main__.Animal'>, <class 'object'>)
Animal
Tiger is eating
Lion is sleeping
- 繼承順序:通過(guò)構(gòu)造函數(shù)的打印順序和
Liger的mro(顯示繼承順序)可以看到,繼承順序?yàn)?code>Liger -> Tiger -> Lion -> Animal。多繼承時(shí),繼承順序一般為從左到右,從下到上。 - 同名變量:
Animal,Tiger,Lion的初始化函數(shù)中都初始化了m_name變量,卻并沒(méi)有同C++中的繼承沖突一樣出現(xiàn)多份m_name的拷貝,而是只對(duì)Liger的實(shí)例liger進(jìn)行動(dòng)態(tài)地修改同一塊內(nèi)存地址,由于Animal的初始化函數(shù)最后被調(diào)用,所以m_name賦值為Animal。 - 同名函數(shù):
- 對(duì)于
Liger的兩父類(lèi)Tiger,Lion和其祖先Animal都定義過(guò)的函數(shù)eat,Liger類(lèi)總是選擇最左父類(lèi)的同名函數(shù),所以調(diào)用Liger.eat()得到的是Tiger.eat()。 - 而如果并不是所有父類(lèi)都定義過(guò)的函數(shù),子類(lèi)在類(lèi)型樹(shù)上從左到右尋找第一個(gè)定義過(guò)該函數(shù)的父類(lèi)。例如
Liger.sleep(),Tiger中并未定義sleep(),所以找到了后面的Lion.sleep()。
- 對(duì)于
小結(jié):對(duì)于簡(jiǎn)單的菱形繼承,可以大致認(rèn)為其是在類(lèi)型樹(shù)上按照"從左到右,從上到下"的廣度優(yōu)先遍歷順序查找成員的。
復(fù)雜的菱形繼承
對(duì)于復(fù)雜的菱形繼承,有時(shí)候按照上面的廣度優(yōu)先遍歷類(lèi)型樹(shù)得到的繼承順序并不正確。例如:

這時(shí)如果使用廣度優(yōu)先遍歷得到的繼承順序?yàn)椋?code>M A B Z X Y object。
運(yùn)行如下Python代碼得到的繼承順序?yàn)椋?/p>
class X(object):
pass
class Y(object):
pass
class Z(object):
pass
class A(X, Y):
pass
class B(Y, Z):
pass
class M(A, B, Z):
pass
print(M.mro())
# [<class '__main__.M'>,
<class '__main__.A'>,
<class '__main__.X'>,
<class '__main__.B'>,
<class '__main__.Y'>,
<class '__main__.Z'>,
<class 'object'>]
繼承順序?yàn)?code>M A X B Y Z object。
查閱資料得知,這是因?yàn)樵?code>Python2.3以后的版本,類(lèi)的繼承順序求法采用了C3算法,以保證繼承的單調(diào)性原則。(子類(lèi)不能改變基類(lèi)的MRO搜索順序)
MRO C3 算法
算法原理
C3(C3 linearization)算法實(shí)現(xiàn)保證了三種重要特性:
- 繼承拓?fù)鋱D的一致性。
- 局部?jī)?yōu)先原則。
- 單調(diào)性原則。
在C3算法中,把L[C]定義為類(lèi)C的的linearization值(也就是MRO里的繼承順序,后面簡(jiǎn)稱(chēng)L值),計(jì)算邏輯如下:
L[C] = C + merge of linearization of parents of C and list of parents of C in the order they are inherited from left to right.
即L[C]是所有父類(lèi)的L值的merge。
運(yùn)算規(guī)則為:

其中 C 多繼承父類(lèi) B 1 . . B N
merge的運(yùn)算方法如下:
- 對(duì)于
merge的參數(shù)列表,從左到右檢查每個(gè)參數(shù)的第一個(gè)元素,記為H。 - 如果
H不出現(xiàn)在其它參數(shù)中,或者出現(xiàn)在某個(gè)參數(shù)中且是該參數(shù)第一個(gè)元素(頭),則從所有列表中刪去H并添加到C的后面形成C1。(即H不被C的所有父類(lèi)繼承,以保證L值的單調(diào)性)
重復(fù)上述步驟直至列表為空或者不能找出可以輸出的元素。
算法例子
拿上面的繼承來(lái)舉例:

從上至下一次計(jì)算object,X,Y,Z,A,B,M的繼承順序:
L[object] = O(object)。
L[X] = X + merge(L[object]) = X + O = XO,同理L[Y] = YO,L[Z] = ZO。
L[A] = A+merge(L[X],L[Y],XY)
= A + merge(XO,YO,XY)
= AX + merge(O,YO,Y)
= AXY + merge(O,O)
= AXYO
L[B] = B + merge(L[Y],L[Z],YZ)
= B + merge(YO,ZO,YZ)
= BY + merge(O,ZO,Z)
= BYZ + merge(O,O)
= BYZO
然后是M的繼承順序計(jì)算:
L[M] = M + merge(L[A],L[B],L[Z],ABZ)
= M + merge(AXYO,BYZO,ZO,ABZ)
= MA + merge(XYO,BYZO,ZO,BZ)
= MAX + merge(YO,BYZO,ZO,BZ) #第一個(gè)參數(shù)中Y被第二個(gè)參數(shù)中的Z繼承,所以檢查第二個(gè)參數(shù)的第一個(gè)元素即 B
= MAXB + merge(YO,YZO,ZO,Z)
= MAXBY + merge(O,ZO,ZO,Z) #同樣,O被Z繼承
= MAXBYZ + merge(O,O,O)
= MAXBYZO
得到類(lèi)M的最終繼承順序MAXBYZO。
算法實(shí)現(xiàn)
下面是其它資料中找到的Wiki百科上對(duì)該算法的Python版本實(shí)現(xiàn):
def c3MRO(cls):
if cls is object:
# 討論假設(shè)頂層基類(lèi)為object,遞歸終止
return [object]
# 構(gòu)造C3-MRO算法的總式,遞歸開(kāi)始
mergeList = [c3MRO(baseCls) for baseCls in cls.__bases__]
mergeList.append(list(cls.__bases__))
mro = [cls] + merge(mergeList)
return mro
def merge(inLists):
if not inLists:
# 若合并的內(nèi)容為空,返回空l(shuí)ist
# 配合下文的排除空l(shuí)ist操作,遞歸終止
return []
# 遍歷要合并的mro
for mroList in inLists:
# 取head
head = mroList[0]
# 遍歷要合并的mro(與外一層相同),檢查尾中是否有head
### 此處也遍歷了被取head的mro,嚴(yán)格地來(lái)說(shuō)不符合標(biāo)準(zhǔn)算法實(shí)現(xiàn)
### 但按照多繼承中地基礎(chǔ)規(guī)則(一個(gè)類(lèi)只能被繼承一次),
### head不可能在自己地尾中,無(wú)影響,若標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn),反而增加開(kāi)銷(xiāo)
for cmpList in inLists[inLists.index(mroList) + 1:]:
if head in cmpList[1:]:
break
else:
# 篩選出好head
nextList = []
for mergeItem in inLists:
if head in mergeItem:
mergeItem.remove(head)
if mergeItem:
# 排除空l(shuí)ist
nextList.append(mergeItem)
# 遞歸開(kāi)始
return [head] + merge(nextList)
else:
# 無(wú)好head,引發(fā)類(lèi)型錯(cuò)誤
raise TypeError
測(cè)試:
class A(object):pass class B(object):pass class C(object):pass class E(A,B):pass class F(B,C):pass class G(E,F):pass print([i.__name__ for i in c3MRO(G)])
輸出結(jié)果:
['G', 'E', 'A', 'F', 'B', 'C', 'object']
參考資料
到此這篇關(guān)于一文講解python中的繼承沖突及繼承順序的文章就介紹到這了,更多相關(guān)python 繼承沖突及繼承順序內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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