python3 多重继承机制

由于python中包含多重继承机制,那么子类在多重继承中,到底用的是哪一个超类的方法就是大家关心的问题,之前在查阅已有书籍无果后,只得去翻官方文档与博客,终于得解,于是在此总结归纳。

全称 方法解析顺序(Method Resolution Order) 简称为 MRO 这个东西就是来解决多重继承的解析问题的,如果一般只关心顺序,不关心解析顺序怎么来的话,只要用类下的__ mro __的特殊方法,即可得到解析顺序链。

python3与python2.2之前的解析方法并不相同,至于原因嘛,往下看就知道了。

举个例子:

继承的例子

Python 2.2 进行解析的顺序可以看做 广度优先 ,该结构在python2.2之前能够正常解析为[F, A, B, X, Y]的解析链。

首先我们看下各个类中的方法解析顺序:这里A,B只有一层父子继承关系,根据继承的左右顺序容易得出继承链,(python2.2)与C3这时效果相同,对于 A 来说,其搜索顺序为 [A, X, Y];对于 B,其搜索顺序为 [B, Y, X];

关键在对于 F的解析上,python2.2之前其搜索顺序为 [F, A, B, X, Y]。

这样的结果是否合理呢?
对于F的继承顺序python3如何求解呢?

为了方便展示算法逻辑,首先规定几个约定:

1.[c1, c2, c3, c4 .... cN] 代表N个类的解析列表
2.c1 + [c2, c3, c4 .... cN] = [c1, c2, c3, c4 .... cN]  #解析列表的拼接方式
3.head([c1, c2, c3, c4 .... cN]) = c1  #取一个列表的头部
4.tail([c1, c2, c3, c4 .... cN]) = [c2, c3, c4 .... cN]  #剔除掉列表头部的剩余部分

那么就从下面这个公式中展开,就是对merge的操作递归

#假设类C继承自父类b1 b2 b3,那么C的继承链如下
L[c] = c + merge(L[b1], L[b2], L[b3], b1, b2, b3)

c3算法流程
1.取出merge中第一个列表K1
2.取出h = head(K1),遍历后续解析列表中所有的tail(KN),若tail中没有出现了h,就将h从merge中所有列表中清除,并循环2
3.若当前的h不符合要求则替换下一个K
4.若merge中所有的类被清除则正常输出继承解析列表,否则则抛出异常

好了对于F来说我们一步步来推导:

L[A] = [A, X, Y]
L[B] = [B, Y, X]
L[F] = F + merge(L[A], L[B] , A, B)
L[F] = F + merge([A, X, Y], [B, Y, X] , A, B)

这时让我们开始跑merge
L[F] = [F,A] + merge([X, Y], [B, Y, X] , B) (1)
L[F] = [F,A,B] + merge([X, Y], [Y, X]) (2)

然而当继续往下执行的时候C3算法会抛出异常
L[F] = [F,A,B] + merge([X, Y], [Y, X]) (3)
因为所有解析列表已经遍历完,但是merge中的类并没有清除完成。

那么C3算法为何要这么设计?

仔细看由python2.2之前推导的继承链我们会发现,B 和 F 中 X、Y 的搜索顺序是相反的!也就是说,当 B 被继承时,它本身的继承链竟然也发生了改变,这很容易导致不易察觉的大坑。

C3算法 秉承的原则是子类形成的继承链,应该能完整的继承超类的继承链,而不是对超类的继承链进行改造而适配子类的继承链。因此python2.2在大量的多重继承后会引发意想不到的BUG,而当你的继承链出现类似例子中的情况时,C3则会抛出异常,提前终止你的不当继承行为。以上是个人的一些理解,如有不对可以评论探讨。

相关资料:

  1. Python Tutorial: Understanding Python MRO - Class search path

  2. The Python 2.3 Method Resolution Order

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