Python语言实践分析 -- super函数

Python

实践

在面向对象编程时，继承是必不可少的，而定义时往往需要在子类的一些操作时（如初始化等），除了处理子类自己的部分外，还需要调用基类的对应同名函数。在Python中有两种方法，一种是直接使用父类的类名，另一种是使用super函数，这两者间有什么区别呢？分以下两种情况分析：

单继承

在单继承情况下，两者完全没有差别。

class Base():
    def __init__(self):
        print('Base')
class A(Base):
    def __init__(self):
        print('A')
        super(A, self).__init__()
class B(Base):
    def __init__(self):
        print('B')
        Base.__init__(self)  
a, b = A(), B()

菱形继承

但是在于多继承中，两者就有差别了，这里以最容易说明问题的菱形继承来举例，也就是C++中的虚继承场景。考虑如下示例代码，先看一下不使用super函数的场景：

class Base():
    def __init__(self):
        print('Base')
class A(Base):
    def __init__(self):
        print('A')
        Base.__init__(self)
class B(Base):
    def __init__(self):
        print('B')
        Base.__init__(self)
class C(A, B):
    def __init__(self):
        print('C')
        A.__init__(self)
        B.__init__(self)
c= C()

其结果显示如下：

C
A
Base
B
Base

可以看到其中的Base的初始化函数执行了2次，再换做super函数，代码如下：

class Base():
    def __init__(self):
        print('Base')
class A(Base):
    def __init__(self):
        print('A')
        super(A, self).__init__()
class B(Base):
    def __init__(self):
        print('B')
        super(B, self).__init__()
class C(A, B):
    def __init__(self):
        print('C')
        super(C, self).__init__()
c= C()

其结果如下，可见Base的初始化函数只执行了一次。

C
A
B
Base

原理

Python中的属性查找与类继承密切相关，其会依次在当前对象属性以及其父类中递归查找，其各个父类的顺序就相当重要。Python中采用一种MRO计算方法来对继承结构中的类进行排序（新类），通过属性__mro__可以查看每个类的继承顺序。

print(C.__mro__)
(<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.Base'>, <class 'object'>)

而super函数也即是针对每个类的__mro__中查找对应的类的下一个类，其执行效果相当于如下代码：

class C(A, B):
    def __init__(self):
        print('C')
        #super(C, self).__init__()
        mro = self.__class__.__mro__
        mro[mro.index(C)+1].__init__(self)

因此在实际使用尽量使用super，特别注意不可两者方式混用。

MRO算法

MRO算法是指的python中查找类的属性寻找算法，其按照先后顺序找出类之间的继承关系，保证任何一个父类必定排在其子类的后面，算法如下：
1. 依据继承关系形成多条继承链；
2. 从左到右依次选择链首的类，从中找出第一个满足如下条件的类：其不出现在其他链中，或者处于其他链的链头，将其加入到__mro__中，并在所有链中删除
3. 然后重新执行过程2，直到类都已经加入到__mro__中；

针对示例中的类，其执行顺序如下：
1. 形成两条链 [C, A, Base], [C, B, Base]
2. 依次选择C， A， B， Base，最后形成__mro__