Python: 你不知道的 super

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super() 的入门使用

在类的继承中,如果重定义某个方法,该方法会覆盖父类的同名方法,但有时,我们希望能同时实现父类的功能,这时,我们就需要调用父类的方法了,可通过使用 super 来实现,比如:

<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">Animal</span><span class="hljs-params">(object)</span>:</span>
    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">def</span> <span class="hljs-title">__init__</span><span class="hljs-params">(self, name)</span>:</span>
        self.name = name
    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">def</span> <span class="hljs-title">greet</span><span class="hljs-params">(self)</span>:</span>
        <span class="hljs-keyword">print</span> <span class="hljs-string">'Hello, I am %s.'</span> % self.name

<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">Dog</span><span class="hljs-params">(Animal)</span>:</span>
    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">def</span> <span class="hljs-title">greet</span><span class="hljs-params">(self)</span>:</span>
        super(Dog, self).greet()   <span class="hljs-comment"># Python3 可使用 super().greet()</span>
        <span class="hljs-keyword">print</span> <span class="hljs-string">'WangWang...'</span>

在上面,Animal 是父类,Dog 是子类,我们在 Dog 类重定义了 greet 方法,为了能同时实现父类的功能,我们又调用了父类的方法,看下面的使用:

<span class="hljs-prompt">>>> </span>dog = Dog(<span class="hljs-string">'dog'</span>)
<span class="hljs-prompt">>>> </span>dog.greet()
Hello, I am dog.
WangWang..

super 的一个最常见用法可以说是在子类中调用父类的初始化方法了,比如:

<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">Base</span><span class="hljs-params">(object)</span>:</span>
    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">def</span> <span class="hljs-title">__init__</span><span class="hljs-params">(self, a, b)</span>:</span>
        self.a = a
        self.b = b

<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">A</span><span class="hljs-params">(Base)</span>:</span>
    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">def</span> <span class="hljs-title">__init__</span><span class="hljs-params">(self, a, b, c)</span>:</span>
        super(A, self).__init__(a, b)  <span class="hljs-comment"># Python3 可使用 super().__init__(a, b)</span>
        self.c = c

深入 super()

看了上面的使用,你可能会觉得 super 的使用很简单,无非就是获取了父类,并调用父类的方法。其实,在上面的情况下,super 获得的类刚好是父类,但在其他情况就不一定了,super 其实和父类没有实质性的关联

让我们看一个稍微复杂的例子,涉及到多重继承,代码如下:

<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">Base</span><span class="hljs-params">(object)</span>:</span>
    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">def</span> <span class="hljs-title">__init__</span><span class="hljs-params">(self)</span>:</span>
        <span class="hljs-keyword">print</span> <span class="hljs-string">"enter Base"</span>
        <span class="hljs-keyword">print</span> <span class="hljs-string">"leave Base"</span>

<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">A</span><span class="hljs-params">(Base)</span>:</span>
    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">def</span> <span class="hljs-title">__init__</span><span class="hljs-params">(self)</span>:</span>
        <span class="hljs-keyword">print</span> <span class="hljs-string">"enter A"</span>
        super(A, self).__init__()
        <span class="hljs-keyword">print</span> <span class="hljs-string">"leave A"</span>

<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">B</span><span class="hljs-params">(Base)</span>:</span>
    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">def</span> <span class="hljs-title">__init__</span><span class="hljs-params">(self)</span>:</span>
        <span class="hljs-keyword">print</span> <span class="hljs-string">"enter B"</span>
        super(B, self).__init__()
        <span class="hljs-keyword">print</span> <span class="hljs-string">"leave B"</span>

<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">C</span><span class="hljs-params">(A, B)</span>:</span>
    <span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">def</span> <span class="hljs-title">__init__</span><span class="hljs-params">(self)</span>:</span>
        <span class="hljs-keyword">print</span> <span class="hljs-string">"enter C"</span>
        super(C, self).__init__()
        <span class="hljs-keyword">print</span> <span class="hljs-string">"leave C"</span>

其中,Base 是父类,A, B 继承自 Base, C 继承自 A, B,它们的继承关系如下:

      <span class="hljs-title">Base</span>
      /  \
     /    \
    A      B
     \    /
      \  /
       C

现在,让我们看一下使用:

<span class="hljs-prompt">>>> </span>c = C()
enter C
enter A
enter B
enter Base
leave Base
leave B
leave A
leave C

如果你认为 super 代表『调用父类的方法』,那你很可能会疑惑为什么 enter A 的下一句不是 enter Base 而是 enter B。原因是,super 和父类没有实质性的关联,现在让我们搞清 super 是怎么运作的。

MRO 列表

事实上,对于你定义的每一个类,Python 会计算出一个方法解析顺序(Method Resolution Order, MRO)列表它代表了类继承的顺序,我们可以使用下面的方式获得某个类的 MRO 列表:

<span class="hljs-prompt">>>> </span>C.mro()   <span class="hljs-comment"># or C.__mro__ or C().__class__.mro()</span>
[__main__.C, __main__.A, __main__.B, __main__.Base, object]

那这个 MRO 列表的顺序是怎么定的呢,它是通过一个 C3 线性化算法来实现的,这里我们就不去深究这个算法了,感兴趣的读者可以自己去了解一下,总的来说,一个类的 MRO 列表就是合并所有父类的 MRO 列表,并遵循以下三条原则:

  • 子类永远在父类前面
  • 如果有多个父类,会根据它们在列表中的顺序被检查
  • 如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类

super 原理

super 的工作原理如下:

<span class="hljs-function"><span class="hljs-keyword">def</span> <span class="hljs-title">super</span><span class="hljs-params">(cls, inst)</span>:</span>
    mro = inst.__class__.mro()
    <span class="hljs-keyword">return</span> mro[mro.index(cls) + <span class="hljs-number">1</span>]

其中,cls 代表类,inst 代表实例,上面的代码做了两件事:

  • 获取 inst 的 MRO 列表
  • 查找 cls 在当前 MRO 列表中的 index, 并返回它的下一个类,即 mro[index + 1]

当你使用 super(cls, inst) 时,Python 会在 inst 的 MRO 列表上搜索 cls 的下一个类。

现在,让我们回到前面的例子。

首先看类 C 的 __init__ 方法:

<span class="hljs-keyword">super</span>(C, <span class="hljs-keyword">self</span>)<span class="hljs-variable">.__init__</span>()

这里的 self 是当前 C 的实例,self.__class__.mro() 结果是:

[__main__.C, __main__.A, __main__.B, __main__.Base, object]

可以看到,C 的下一个类是 A,于是,跳到了 A 的 __init__,这时会打印出 enter A,并执行下面一行代码:

super(A, self).__init__()

注意,这里的 self 也是当前 C 的实例,MRO 列表跟上面是一样的,搜索 A 在 MRO 中的下一个类,发现是 B,于是,跳到了 B 的 __init__,这时会打印出 enter B,而不是 enter Base。

整个过程还是比较清晰的,关键是要理解 super 的工作方式,而不是想当然地认为 super 调用了父类的方法。

小结

  • 事实上,super 和父类没有实质性的关联。
  • super(cls, inst) 获得的是 cls 在 inst 的 MRO 列表中的下一个类。

本文链接为: https://funhacks.net/2016/11/…

参考资料

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