面向对象-mro

星哥玩云

发布于 2022-09-08 13:11:50

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发布于 2022-09-08 13:11:50

文章被收录于专栏：开源部署

一、mro概述

概念

方法解析顺序，是python中用于处理二义性问题的算法

二义性

问题一：有两个基类A类和B类，A和B中都定义了f()的方法，C继承了A和B，那么调用C的f()方法时会出现不确定性

问题二：有一个基类A，定义了方法f()，B类和C类都继承自A类，D类继承了B和C类，此时出现一个问题，D类不知道继承B的F()还是C的F()

C++解决二义性

问题一：通过同名覆盖的方法解决

问题二：通过虚继承来解决

python解决二义性

通过C3算法避免二义性的情况

经历过程

a、python2.2以前的版本(经典类时代)

b、python2.2版本(新式类诞生)

c、python2.3到python2.7(经典类、新式类和平发展) d、python3至今(新式类一统江山)

示例代码

class A(object):
    def f(self):
        pass
class B(A):
    pass
class C(A):
    pass
class D(B, C):
    pass

二、python2.2以前

经典类时代

经典类

特性：经典类是一种没有继承的类，对象都是type类型，如果经典类被作为父类，子类调用父类的构造函数时会出错

<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">A</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">B</span><span class="hljs-params">(A)</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>

mro的算法为深度优先算法(DFS)

a、把根阶段压入栈结构中 b、每次从栈中弹出一个元素，搜索所有它下一级元素，把这些元素压入栈中。并把这个元素记为它下一个元素的前驱 c、找到所有的元素时程序结束 d、如果遍历整个树还没有找到，程序结束

两种继承模式（正常继承模式、菱形继承模式）

# 正常继承模式
import inspect
class D:
    pass
class E:
    pass
class B(D):
    pass
class C(E):
    pass
class A(B, C):
    pass
print(inspect.getmro(A))
# A B D C E

<span class="hljs-comment"># 菱形继承模式</span>
<span class="hljs-keyword">import</span> inspect
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">D</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">B</span><span class="hljs-params">(D)</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">C</span><span class="hljs-params">(D)</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">A</span><span class="hljs-params">(B, C)</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
print(inspect.getmro(A))
<span class="hljs-comment"># A B D C</span>

MRO的DFS顺序

两种继承模式在DFS下的优缺点

第一种：称为正常继承模式，两个互不相关的类的多继承，这种情况DFS顺序正常，不会引起任何问题

第二种：棱形继承模式，存在公共父类（D）的多继承，这种情况下DFS必定经过公共父类（D），这时候想想，如果这个公共父类（D）有一些初始化属性或者方法，但是子类（C）又重写了这些属性或者方法，那么按照DFS顺序必定是会先找到D的属性或方法，那么C的属性或者方法将永远访问不到，导致C只能继承无法重写（override）。这也就是为什么新式类不使用DFS的原因，因为他们都有一个公共的祖先object

三、python2.2

新式类诞生

新式类

特性：为了使类和内置的类型更加统一，引入新式类。新式类的每个类都继承于一个基类，可以是自定义的类或者其他类，默认是object，子类可以调用父类的构造函数

两种MRO算法

如果是经典类使用DFS
如果是新式类使用BSF(广度优先算法) a、把根阶段放到队列队尾 b、每次从队列的头部取一个元素，搜索所有它下一级元素，把这些元素放到队列的末尾。并把这个元素记为它下一个元素的前驱 c、找到所有的元素时程序结束 d、如果遍历整个树还没有找到，程序结束

两种继承模式（正常继承模式、菱形继承模式）

# 正常继承模式
class D(object):
    pass
class E:
    pass
class B(D):
    pass
class C(E):
    pass
class A(B, C):
    pass
print(A.__mro__)
# A B C D E

<span class="hljs-comment"># 菱形继承模式</span>
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">D</span><span class="hljs-params">(objcet)</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">B</span><span class="hljs-params">(D)</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">C</span><span class="hljs-params">(D)</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">A</span><span class="hljs-params">(B, C)</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
print(A.__mro__)
<span class="hljs-comment"># A B C D</span>

MRO的BFS顺序

两种继承模式在BFS下的优缺点

第一种：正常继承模式，看起来正常，但实际上感觉别捏，比如B继承D的f()函数，恰巧C中也实现了f()函数，那么BFS顺序先访问B在去访问C，f()函数会选择C的，这种应该先从B和B的父类开始找才是正确的顺序，称为单调性

第二种：菱形集成模式，在BFS模式下解决了DFS查找顺序的问题，但是它也违背了单调性

四、python2.3到python2.7

经典类与新式类和平发展

在之前的BFS算法存在很大的问题，从python2.3开始新式类的MRO算法使用C3算法，C3算法解决了单调性问题和只能继承不能重写的问题

五、python3时代

新式类一统江山

C3算法

C3算法解决了单调性问题和只能继承无法重写问题

两种继承模式（正常继承模式、菱形继承模式）

# 正常继承模式
class D(object):
    pass
class E:
    pass
class B(D):
    pass
class C(E):
    pass
class A(B, C):
    pass
print(A.__mro__)

<span class="hljs-comment"># 菱形继承模式</span>
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">D</span><span class="hljs-params">(objcet)</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">B</span><span class="hljs-params">(D)</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">C</span><span class="hljs-params">(D)</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
<span class="hljs-class"><span class="hljs-keyword">class</span> <span class="hljs-title">A</span><span class="hljs-params">(B, C)</span>:</span>
    <span class="hljs-keyword">pass</span>
print(A.__mro__)

MRO的C3顺序

拓扑排序

对一个有向无环图(Directed Acyclic Graph简称DAG)G进行拓扑排序，是将G中所有顶点排成一个线性序列，使得图中任意一对顶点u和v，若边(u,v)∈E(G)，则u在线性序列中出现在v之前。通常，这样的线性序列称为满足拓扑次序(Topological Order)的序列，简称拓扑序列。简单的说，由某个集合上的一个偏序得到该集合上的一个全序，这个操作称之为拓扑排序

模拟拓扑排序

class D(object):
    pass
class E(object):
    pass
class F(object):
    pass
class B(E, D):
    pass
class C(D, F):
    pass
class A(B, C):
    pass
print(A.__mro__)
# A B E C D F object

首先找到入读点为0的点，只有一个A，把A拿出来，把A相关的边裁剪掉，再找入读点为0的点，有两个(B、C)。根据最左侧原则，拿B，此时的顺序AB，把B相关的边裁剪掉。此时入读点为0的点有E和C，取最左侧是E，此时的顺序为ABE。裁剪掉E的相关边，此时只有一个入读点为0的点为C，取C，此时的顺序是ABEC。裁剪掉C的相关边，此时入读点为0的点有D和F，取左侧的D点，此时的顺序为ABECD，裁剪掉D的相关边，此时只有F的入读点为0，取F，此时的顺序ABECDF，裁剪掉F的相关边，此时只有object入读点为0，取object，此时顺序为ABECDFobject

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