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python面向对象

python面向对象

作者: 牛二的Homework | 来源:发表于2021-02-21 22:37 被阅读0次

    面向对象的三大特性是指:封装、继承和多态
    python中类分为经典类和新式类,如果一个类继承了多个类,那么其寻找方法的方式有两种:深度优先广度优先
    本文只介绍python3中多继承场景。

    python多继承

    什么是多继承
    继承是面向对象编程的一个重要的方式 ,通过继承 ,子类就可以扩展父类的功能,在 python 中一个类能继承自不止一个父类 ,这叫做 python 的多重继承(Multiple Inheritance )。

    钻石继承(菱形继承)问题

    多继承容易导致钻石继承(菱形继承)问题 ,关于为什么会叫做钻石继承问题 ,看下图就知道了 :


    image.png

    在 python 中 ,钻石继承首先体现在父类方法的调用顺序上 ,比如若B和C同时重写了 A 中的某个方法时 :

    class A(object):
        def m(self):
            print("m of A called")
    
    class B(A):
        def m(self):
            print("m of B called")
    
    class C(A):
        def m(self):
            print("m of C called")
    
    class D(B,C):
        pass
    

    如果我们实例化 D 为 d ,然后调用 d.m() 时 ,输出 "m of B called",如果 B 没有重写 A 类中的 m 方法时 :

    class A(object):
        def m(self):
            print("m of A called")
    
    class B(A):
        pass
    
    class C(A):
        def m(self):
            print("m of C called")
    
    class D(B,C):
        pass
    

    此时调用 d.m 时,则会输出 "m of C called" , 那么如何确定父类方法的调用顺序呢 ,这一切的根源还要讲到方法解析顺序(Method Resolution Order,MRO)。
    钻石继承还有一个问题是 ,比如若 B 和 C 中的 m 方法也同时调用了 A 中的m方法时 :

    class A:
        def m(self):
            print("m of A called")
    
    class B(A):
        def m(self):
            print("m of B called")
            A.m(self)
    
    class C(A):
        def m(self):
            print("m of C called")
            A.m(self)
    
    class D(B,C):
        def m(self):
            print("m of D called")
            B.m(self)
            C.m(self)
    # 输出结果:
    # 此时我们调用 d.m ,A.m 则会执行两次。
    m of D called
    m of B called
    m of A called
    m of C called
    m of A called
    

    这种问题最常见于当我们初始化 D 类时 ,那么如何才能避免钻石继承问题呢 ?

    super and MRO

    其实上面两个问题的根源都跟 MRO 有关 ,MRO(Method Resolution Order) 也叫方法解析顺序 ,主要用于在多继承时判断调的属性来自于哪个类 ,其使用了一种叫做 C3 的算法 ,其基本思想是在避免同一类被调用多次的前提下 ,使用广度优先和从左到右的原则去寻找需要的属性和方法 。当然感兴趣的同学可以移步 :MRO介绍 。

    比如针对如下的代码 :

    >>> class F(object): pass
    >>> class E(object): pass
    >>> class D(object): pass
    >>> class C(D,F): pass
    >>> class B(D,E): pass
    >>> class A(B,C): pass
    

    当你打印 A.mro 时可以看到输出结果为 :

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

    如果我们实例化 A 为 a 并调用 a.m() 时 ,如果 A 中没有 m 方法 ,此时python 会沿着 MRO 表逐渐查找 ,直到在某个父类中找到m方法并执行 。
    那么如何避免顶层父类中的某个方法被执行多次呢 ,此时就需要super()来发挥作用了 ,super 本质上是一个类 ,内部记录着 MRO 信息 ,由于 C3 算法确保同一个类只会被搜寻一次 ,这样就避免了顶层父类中的方法被多次执行了 ,比如针对钻石继承问题 2 中的代码可以改为 :

    class A(object):
        def m(self):
            print("m of A called")
    
    class B(A):
        def m(self):
            print("m of B called")
            super().m()
    
    class C(A):
        def m(self):
            print("m of C called")
            super().m()
    
    class D(B,C):
        def m(self):
            print("m of D called")
            super().m()
    

    此时打印的结果就变成了 :

    m of D called
    m of B called
    m of C called
    m of A called
    

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