基本概念

class SingleConv(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(SingleConv, self).__init__()
        self.conv = nn.Conv2d(3, 16, kernel_size=3, padding=1)
    
    def forward(self, x):
        return self.conv(x)

super(SingleConv, self).__init__() 這行代碼用于調(diào)用父類（基類）的初始化方法。具體來說，它讓 SingleConv 類調(diào)用其父類 nn.Module 的 __init__() 方法，確保父類被正確初始化。

這是面向?qū)ο缶幊讨欣^承機(jī)制的重要組成部分，特別是在構(gòu)建 PyTorch 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)尤為關(guān)鍵。

語法分解

讓我們逐部分解析這個(gè)表達(dá)式：

• super() - 這是 Python 內(nèi)置函數(shù)，用于返回一個(gè)代理對(duì)象，該對(duì)象將方法調(diào)用委托給父類或兄弟類。

• super(SingleConv, self) - 這部分創(chuàng)建了一個(gè)代理對(duì)象，指向 SingleConv 類的父類（在這個(gè)例子中是 nn.Module）。第一個(gè)參數(shù)指定類本身，第二個(gè)參數(shù)通常是類的實(shí)例（即 self）。

• super(SingleConv, self).__init__() - 通過代理對(duì)象調(diào)用父類的 __init__() 方法，確保父類的初始化代碼被執(zhí)行。

為什么這很重要？

一般繼承原則

在繼承關(guān)系中，子類需要確保父類被正確初始化，因?yàn)椋?/p>

• 父類可能設(shè)置了子類依賴的重要屬性和狀態(tài)
• 父類可能執(zhí)行了必要的初始化邏輯
• 如果不調(diào)用父類的初始化方法，繼承鏈就會(huì)斷開，子類將無法完全繼承父類的功能

在 PyTorch 中的特殊重要性

在 PyTorch 的 nn.Module 上下文中，調(diào)用 super().__init__() 尤為關(guān)鍵，因?yàn)椋?/p>

• 參數(shù)管理 - nn.Module 的初始化方法設(shè)置了追蹤和管理模型參數(shù)（如卷積層的權(quán)重和偏置）的機(jī)制

• 模塊注冊(cè) - 它建立了子模塊的注冊(cè)系統(tǒng)，使 PyTorch 能夠識(shí)別模型的層次結(jié)構(gòu)

• 功能支持 - 它啟用了許多核心功能，包括：

  • 參數(shù)遷移（使用 .to(device) 將模型移動(dòng)到 CPU/GPU）
  • 模型保存和加載（使用 torch.save() 和 torch.load()）
  • 訓(xùn)練和評(píng)估模式切換（.train() 和 .eval()）
  • 自動(dòng)求導(dǎo)支持

如果省略會(huì)發(fā)生什么？

如果您省略 super().__init__() 調(diào)用，可能會(huì)導(dǎo)致：

class SingleConvWithoutSuper(nn.Module):
    def __init__(self):
        # 沒有調(diào)用 super().__init__()
        self.conv = nn.Conv2d(3, 16, kernel_size=3, padding=1)
    
    def forward(self, x):
        return self.conv(x)

model = SingleConvWithoutSuper()
print(list(model.parameters()))  # 可能返回空列表，因?yàn)閰?shù)沒有被正確注冊(cè)

這樣的模型會(huì)出現(xiàn)多種問題：

• 參數(shù)不會(huì)被正確注冊(cè)和跟蹤
• 無法正常使用 .to(device) 遷移到 GPU
• 保存和加載模型時(shí)可能丟失參數(shù)
• 梯度可能無法正確傳播

Python 3 的簡(jiǎn)化語法

在 Python 3 中，可以使用更簡(jiǎn)潔的語法：

class SingleConv(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()  # 簡(jiǎn)化版，等效于 super(SingleConv, self).__init__()
        self.conv = nn.Conv2d(3, 16, kernel_size=3, padding=1)
    
    def forward(self, x):
        return self.conv(x)

這種寫法功能完全相同，但更簡(jiǎn)潔易讀。Python 3 的 super() 不帶參數(shù)時(shí)會(huì)自動(dòng)使用當(dāng)前類和實(shí)例。

多重繼承中的作用

在涉及多重繼承的復(fù)雜情況下，super() 特別有用。它會(huì)按照方法解析順序（MRO）正確調(diào)用父類，避免同一個(gè)父類被初始化多次：

class A:
    def __init__(self):
        print("A init")

class B(A):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        print("B init")

class C(A):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        print("C init")

class D(B, C):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        print("D init")

當(dāng)創(chuàng)建 D 的實(shí)例時(shí)，super() 確保每個(gè)父類的 __init__ 只被調(diào)用一次，遵循 Python 的 MRO 規(guī)則。

執(zhí)行結(jié)果

當(dāng)我們創(chuàng)建 D 類的實(shí)例（如 d = D()）時(shí)，輸出結(jié)果為：

A init
C init
B init
D init

這個(gè)輸出順序可能看起來有些反直覺，特別是 C init 出現(xiàn)在 B init 之前，盡管在 D 的繼承聲明中 B 是第一個(gè)父類。讓我們深入分析這是為什么。

方法解析順序 (MRO)

Python 使用一種稱為方法解析順序（Method Resolution Order, MRO）的機(jī)制來確定多重繼承中方法查找的順序。MRO 決定了當(dāng)調(diào)用 super() 時(shí)，Python 應(yīng)該按照什么順序查找父類的方法。

我們可以通過以下方式查看一個(gè)類的 MRO：

print(D.__mro__)  # 或者 print(D.mro())

對(duì)于我們的例子，D 類的 MRO 是：

(<class '__main__.D'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>)

這意味著 Python 在 D 的實(shí)例上查找方法時(shí)，會(huì)按照 D -> B -> C -> A -> object 的順序搜索。

super() 的工作原理

理解 super() 的關(guān)鍵在于：super() 不是簡(jiǎn)單地調(diào)用父類的方法，而是調(diào)用 MRO 中當(dāng)前類之后的下一個(gè)類的方法。

當(dāng)在一個(gè)類中使用 super().__init__() 時(shí)，Python 會(huì)查找 MRO 中當(dāng)前類之后的下一個(gè)類，并調(diào)用其 __init__ 方法。這是一個(gè)非常強(qiáng)大的機(jī)制，尤其是在處理復(fù)雜的繼承結(jié)構(gòu)時(shí)。

詳細(xì)的執(zhí)行流程

讓我們逐步追蹤 D() 創(chuàng)建實(shí)例時(shí)的執(zhí)行流程：

• 調(diào)用 D.__init__()

  • 執(zhí)行 super().__init__()
  • 根據(jù) MRO，D 之后的類是 B，所以調(diào)用 B.__init__()

• 進(jìn)入 B.__init__()

  • 執(zhí)行 super().__init__()
  • 根據(jù) MRO，B 之后的類是 C，所以調(diào)用 C.__init__()

• 進(jìn)入 C.__init__()

  • 執(zhí)行 super().__init__()
  • 根據(jù) MRO，C 之后的類是 A，所以調(diào)用 A.__init__()

• 進(jìn)入 A.__init__()

  • 打印 "A init"
  • A.__init__() 執(zhí)行完畢，返回到 C.__init__()

• 回到 C.__init__()

  • 打印 "C init"
  • C.__init__() 執(zhí)行完畢，返回到 B.__init__()

• 回到 B.__init__()

  • 打印 "B init"
  • B.__init__() 執(zhí)行完畢，返回到 D.__init__()

• 回到 D.__init__()

  • 打印 "D init"
  • D.__init__() 執(zhí)行完畢

圖解說明

下面是繼承結(jié)構(gòu)和執(zhí)行順序的圖解：

    A
   / \
  B   C
   \ /
    D

執(zhí)行順序（箭頭表示調(diào)用方向）：

D.__init__() → B.__init__() → C.__init__() → A.__init__()
                                                 ↓
D.__init__() ← B.__init__() ← C.__init__() ← 返回并打印 "A init"
     ↓              ↓              ↓
     ↓              ↓         打印 "C init"
     ↓         打印 "B init"
打印 "D init"

與直接調(diào)用父類方法的對(duì)比

為了理解 super() 的價(jià)值，讓我們看看如果不使用 super() 而是直接調(diào)用父類的 __init__ 方法會(huì)發(fā)生什么：

class A:
    def __init__(self):
        print("A init")

class B(A):
    def __init__(self):
        A.__init__(self)  # 直接調(diào)用 A.__init__
        print("B init")

class C(A):
    def __init__(self):
        A.__init__(self)  # 直接調(diào)用 A.__init__
        print("C init")

class D(B, C):
    def __init__(self):
        B.__init__(self)  # 直接調(diào)用 B.__init__
        C.__init__(self)  # 直接調(diào)用 C.__init__
        print("D init")

使用這種方式，創(chuàng)建 D 的實(shí)例將輸出：

A init  # 從 B.__init__ 調(diào)用
B init
A init  # 從 C.__init__ 調(diào)用，A 被初始化了兩次！
C init
D init

可以看到，A.__init__() 被調(diào)用了兩次！這可能導(dǎo)致資源重復(fù)分配、狀態(tài)不一致或其他問題。

總結(jié)

super(SingleConv, self).__init__() 這行代碼是確保 PyTorch 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊正確初始化的關(guān)鍵步驟。它調(diào)用父類 nn.Module 的初始化方法，設(shè)置必要的內(nèi)部狀態(tài)，并啟用 PyTorch 的核心功能。

在 Python 3 中，推薦使用更簡(jiǎn)潔的 super().__init__() 語法。無論使用哪種形式，確保在每個(gè)繼承自 nn.Module 的類的 __init__ 方法中調(diào)用它，這是構(gòu)建正確功能的 PyTorch 模型的基礎(chǔ)。

簡(jiǎn)單來說，這行代碼就像告訴您的類：“在我開始自己的初始化工作之前，請(qǐng)確保我從父類繼承的所有功能都已正確設(shè)置好。”

到此這篇關(guān)于Python中的super().__init__()用法詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python中super().__init__()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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