一文講解python中的繼承沖突及繼承順序
簡單的菱形繼承
設(shè)計(jì)類如下
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Liger
的實(shí)例liger
進(jìn)行動態(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):
- 對于
Liger
的兩父類Tiger
,Lion
和其祖先Animal
都定義過的函數(shù)eat
,Liger
類總是選擇最左父類的同名函數(shù),所以調(diào)用Liger.eat()
得到的是Tiger.eat()
。 - 而如果并不是所有父類都定義過的函數(shù),子類在類型樹上從左到右尋找第一個(gè)定義過該函數(shù)的父類。例如
Liger.sleep()
,Tiger
中并未定義sleep()
,所以找到了后面的Lion.sleep()
。
- 對于
小結(jié):對于簡單的菱形繼承,可以大致認(rèn)為其是在類型樹上按照"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)先遍歷類型樹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。(子類不能改變基類的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。
- 局部優(yōu)先原則。
- 單調(diào)性原則。
在C3算法中,把L[C]定義為類C的的linearization值(也就是MRO里的繼承順序,后面簡稱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]
是所有父類的L值的merge
。
運(yùn)算規(guī)則為:
其中 C 多繼承父類 B 1 . . B N
merge的運(yùn)算方法如下:
- 對于
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)頂層基類為object,遞歸終止 return [object] # 構(gòu)造C3-MRO算法的總式,遞歸開始 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list # 配合下文的排除空list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)格地來說不符合標(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)類只能被繼承一次), ### head不可能在自己地尾中,無影響,若標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn),反而增加開銷 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list nextList.append(mergeItem) # 遞歸開始 return [head] + merge(nextList) else: # 無好head,引發(fā)類型錯(cuò)誤 raise TypeError
測試:
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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