python中super()函數的理解與基本使用


前言

Python是一門面向對象的語言,定義類時經常要用到繼承,在類的繼承中,子類繼承父類中已經封裝好的方法,不需要再次編寫,如果子類如果重新定義了父類的某一方法,那么該方法就會覆蓋父類的同名方法,但是有時我們希望子類保持父類方法的基礎上進行擴展,而不是直接覆蓋,就需要先調用父類的方法,然后再進行功能的擴展,這時就可以通過super來實現對父類方法的調用。

super的用法

看下面一個例子:

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class A:
     def func( self ):
         print ( "A的func執行" )
 
 
class B(A):
 
     def func( self ):
         super ().func()
         print ( "B擴展的func執行" )
 
 
b = B()
b.func()
# 輸出結果為:
# A的func執行
# B擴展的func執行

上面程序中,A是父類,B是A的子類,我們在A類中重定義了func()方法,在B類中重新定義了func()方法,在方法中通過super().func()又調用了父類的方法,所以執行結果才會有A類func()方法輸出。

如果經常看Python內置庫及第三方庫源碼的話,你會發現,super用的非常多的地方是在子類中調用父類的初始化__init__()方法,這種用法非常常見。

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class A:
     def __init__( self , x):
         self .x = x
 
class B(A):
 
     def __init__( self , x, y):
         super ().__init__(x)
         self .y = y
     
 
b = B( 1 , 2 )
print (b.x, b.y)

看到這,你會想到super就是用來獲取父類並用來調用父類方法的,這樣說對不對呢,其實是不對的,使用supper獲取的不是父類,而是MRO列表中的下一個類,所謂MRO列表即方法解析順序(Method Resolution Order)列表,它代表着類繼承的順序,我們可以使用以下幾種獲得某個類的MRO列表:

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C.mro()
C.__mro__
c.__class__.__mro__

MRO列表的順序確定經歷了很多次的變遷,最新的是通過C3線性化算法來實現的,感興趣的話可以自行了解一下,總的來說,一個類的MRO列表就是合並所有父類的MRO列表,並遵循以下三條原則:

  • 子類永遠在父類前面
  • 如果有多個父類,會根據它們在列表中的順序被檢查
  • 如果對下一個類存在兩個合法的選擇,選擇第一個父類

下面來看一下下面這個例子:

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class A(Base):
     def func( self ):
         print ( "A的func執行" )
         super ().func()
         print ( "A的func執行完畢" )
 
 
class B(Base):
     def func( self ):
         print ( "B的func執行" )
         super ().func()
         print ( "B的func執行完畢" )
 
class C(A, B):
     def func( self ):
         print ( "C的func執行" )
         super ().func()
         print ( "C的func執行完畢" )
 
 
c = C()
c.func()
# 獲取MRO列表
print (c.__class__.__mro__)

執行結果如下:

上述程序中,Base是父類,A、B都繼承自Base,C繼承自 A、B,它們的繼承關系就是一個典型的菱形繼承,如下:

通過結果我們可以看出,super(https://suowo.cn)並不是獲取父類並用來調用父類的方法,而是根據MRO列表一次調用下一個類,使用c.__class__.__mro__可以獲取MRO列表,MRO列表的順序是C、A、B、Base、object。

super的原理

super計算方法解析順序中的下一個類,可以接收兩個參數:

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def super ( cls , inst):
     mro = inst.__class__.mro()
     return mro[mro.index( cls ) + 1 ]
  • 通過inst負責生成MRO列表
  • 通過cls定位在MRO列表中的index, 並返回mro[index + 1]

Python super()使用注意事項

Python 中,由於基類不會在 __init__() 中被隱式地調用,需要程序員顯式調用它們。這種情況下,當程序中包含多重繼承的類層次結構時,使用 super 是非常危險的,往往會在類的初始化過程中出現問題。

混用super與顯式類調用

分析如下程序,C 類使用了 __init__() 方法調用它的基類,會造成 B 類被調用了 2 次:

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class A:
     def __init__( self ):
         print ( "A" ,end = " " )
         super ().__init__()
class B:
     def __init__( self ):
         print ( "B" ,end = " " )
         super ().__init__()
class C(A,B):
     def __init__( self ):
         print ( "C" ,end = " " )
         A.__init__( self )
         B.__init__( self )
print ( "MRO:" ,[x.__name__ for x in C.__mro__])
C()

運行結果為:

MRO: ['C', 'A', 'B', 'object']
C A B B

出現以上這種情況的原因在於,C 的實例調用 A.__init__(self),使得 super(A,self).__init__() 調用了 B.__init__() 方法。換句話說,super 應該被用到整個類的層次結構中。

但是,有時這種層次結構的一部分位於第三方代碼中,我們無法確定外部包的這些代碼中是否使用 super(),因此,當需要對某個第三方類進行子類化時,最好查看其內部代碼以及 MRO 中其他類的內部代碼。

不同種類的參數

使用 super 的另一個問題是初始化過程中的參數傳遞。如果沒有相同的簽名,一個類怎么能調用其基類的 __init__() 代碼呢?這會導致下列問題:

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class commonBase:
     def __init__( self ):
         print ( "commonBase" )
         super ().__init__()
class base1(commonBase):
     def __init__( self ):
         print ( "base1" )
         super ().__init__()
class base2(commonBase):
     def __init__( self ):
         print ( "base2" )
         super ().__init__()
class myClass(base1,base2):
     def __init__( self ,arg):
         print ( "my base" )
         super ().__init__(arg)
myClass( 10 )

運行結果為:

my base
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Users\mengma\Desktop\demo.py", line 20, in <module>
    myClass(10)
  File "C:\Users\mengma\Desktop\demo.py", line 19, in __init__
    super().__init__(arg)
TypeError: __init__() takes 1 positional argument but 2 were given

一種解決方法是使用 *args 和 **kwargs 包裝的參數和關鍵字參數,這樣即使不使用它們,所有的構造函數也會傳遞所有參數,如下所示:

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class commonBase:
     def __init__( self , * args, * * kwargs):
         print ( "commonBase" )
         super ().__init__()
class base1(commonBase):
     def __init__( self , * args, * * kwargs):
         print ( "base1" )
         super ().__init__( * args, * * kwargs)
class base2(commonBase):
     def __init__( self , * args, * * kwargs):
         print ( "base2" )
         super ().__init__( * args, * * kwargs)
class myClass(base1,base2):
     def __init__( self ,arg):
         print ( "my base" )
         super ().__init__(arg)
myClass( 10 )

運行結果為:

my base
base1
base2
commonBase

不過,這是一種很糟糕的解決方法,由於任何參數都可以傳入,所有構造函數都可以接受任何類型的參數,這會導致代碼變得脆弱。另一種解決方法是在 MyClass 中顯式地使用特定類的 __init__() 調用,但這無疑會導致第一種錯誤。


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