继承中的MRO与super详解

Python进阶-继承中的MRO与super

写在前面

摘要
本文讲述python继承关系中如何通过super()调用“父类”方法，super(type, currentclass)返回currentclass的mro中type的下一个类的代理；以及如何设计python类以便正确初始化。

1. 单继承中父类方法调用

在继承中，调用父类方法是很有必要的。调用父类方法的场景有很多：

• 比如必须调用父类的构造方法__init__才能正确初始化父类实例属性，使得子类实例对象能够继承到父类实例对象的实例属性；

• 再如需要重写父类方法时，有时候没有必要完全摒弃父类实现，只是在父类实现前后加一些实现，最终还是要调用父类方法

单继承是最简单的继承关系，多继承过于复杂，而且使用起来容易出错。因此一些高级语言完全摒弃了多继承，只支持单继承；一些高级语言虽然支持多继承，但也不推荐使用多继承。Python也是一样，在不能完全掌握多继承时，最好不好使用，单继承能满足绝大部分的需求。

1.1 非绑定方式调用

绑定方法与非绑定方法的区别与联系参见：Python基础-类

如有以下继承关系两个类：

class D(object):def test(self):print('test in D')class C(D):def test(self):print('test in C')        D.test(self)

现在要求在子类C的test函数中调用父类D的test实现。我们能想到最直接的方法恐怕是直接引用类对象D的函数成员test了:

class D(object):def test(self):print('test in D')class C(D):def test(self):print('test in C')

尝试测试一下：

c = C()c.test()

output:

test in Ctest in D

看来非绑定的方式确实满足了当前调用父类方法的需求。

1.2 builtin 函数 super

参考Python tutorial关于super的描述： super([type[, object-or-type]])

Return a proxy object that delegates method calls to a parent or sibling class of type. This is useful for accessing inherited methods that have been overridden in a class. The search order is same as that used by getattr() except that the type itself is skipped.

super函数返回委托类type的父类或者兄弟类方法调用的代理对象。super用来调用已经在子类中重写了的父类方法。方法的搜索顺序与getattr()函数相同，只是参数类type本身被忽略。

1.3 绑定方式调用

使用绑定方式调用父类方法，自然不能显式传入参数当前对象(self)。现在super函数能够范围对父类的代理，因为在单继承中子类有且仅有一个父类，所以父类是明确的，我们完全清楚调用的父类方法是哪个：

class D(object):def test(self):print('test in D')class C(D):def test(self):print('test in C')super().test() # super(C, self).test()的省略形式

2. 深入super

事实上，super函数返回的代理对象是一个bultin class super，正如它的名字所指，类super代理了子类的父类。在单继承关系中，super代理的类很容易找到吗，就是子类的唯一父类；但是在多继承关系中，super除了能代理子类的父类外，还有可能代理子类的兄弟类。

2.1 复杂的多继承

在多继承关系中，继承关系可能会相当复杂。

class D(object):    def test(self):print('test in D')class C(D):    def test(self):print('test in C')class B(D):    def test(self):print('test in B')class A(B, C):pass

类A继承层次结构如下：

  object    |    D   /   B   C    /    A

类A的继承关系中存在菱形结构，即可以通过多条路径从类A到达某个父类，这里是D。

如果现在要求在类A中调用“父类”的test方法，需要一种对test方法的搜索解析顺序，来决定到底是调用B,C或D的test方法。

2.2 方法解析顺序(MRO)

上面提出的对test的方法的搜索顺序，就是方法解析顺序了。

深度优先
Python旧式类中，方法解析顺序是深度优先，多个父类从左到右。
广度优先
Python新式类中，方法解析顺序是广度优先，多个父类从左到右。

所以上面的解析顺序是：A -> B -> C -> D -> object。

Python中，类的__mro__属性展示了方法搜索顺序，可以调用mro()方法或者直接引用__mro__得到搜索顺序：

print(A.mro())print(A.__mro__)

output:

[<class>, <class>, <class>, <class>, <class>](<class>, <class>, <class>, <class>, <class>)</class></class></class></class></class></class></class></class></class></class>

所以

a = A()a.test() # output: test in B

变化的MRO
即使是同一个类，在不同的MRO中位置的前后关系都是不同的。如以下类：

class D(object):    def test(self):print('test in D')class C(D):    def test(self):print('test in C')class B(D):    def test(self):print('test in B')

类B的继承层次结构为：

  object    |    D   /   C   B

类B的MRO：B -> D -> object
对比类A的MRO：A -> B -> C -> D -> object
同样的类B，在两个不同的MRO中位置关系也是不同的。可以说，在已有的继承关系中加入新的子类，会在MRO中引入新的类，并且改变解析顺序。

那么可以想象，同样在类B的test中通过super调用父类方法，在不同的MRO中实际调用的方法是不同的。

如下：

class D(object):    def test(self):print('test in D')class C(D):    def test(self):print('test in C')super().test()class B(D):    def test(self):print('test in B')super().test()class A(B, C):passb = B()b.test()print('==========')a = A()a.test()

output:

test in Btest in D==========test in Btest in Ctest in D

因为在原有的类关系中加入B和C的子类A，使得在B的test方法中调用super的test方法发生了改变，原来调用的是其父类D的test方法，现在调用的是其兄弟类C的test方法。
从这里可以看出super不总是代理子类的父类，还有可能代理其兄弟类。

因此在设计多继承关系的类体系时，要特别注意这一点。

2.3 再看super方法

方法super([type[, object-or-type]])，返回的是对type的父类或兄弟类的代理。
如果第二个参数省略，返回的super对象是未绑定到确定的MRO上的：

• 如果第二个参数是对象，那么isinstance(obj, type)必须为True；

• 如果第二个参数是类型，那么issubclass(type2, type)必须为True，即第二个参数类型是第一个参数类型的子类。

在super函数的第二个参数存在时，其实现大概如以下：

def super(cls, inst):    mro = inst.__class__.mro() # Always the most derived classreturn mro[mro.index(cls) + 1]

很明显，super返回在第二个参数对应类的MRO列表中，第一个参数type的下一个类的代理。因此，要求第一个参数type存在于第二个参数类的MRO是必要的，只有第一个参数类是第二个参数所对应类的父类，才能保证。

super()
super函数是要求有参数的，不存在无参的super函数。在类定义中以super()方式调用，是一种省略写法，由解释器填充必要参数。填充的第一个参数是当前类，第二个参数是self：

super() => super(current_class, self)

所以，super()这种写法注定只能在类定义中使用。

现在再来看上面的继承关系：

class D(object):def test(self):print('test in D')class C(D):def test(self):print('test in C')# super().test() # 与下面的写法等价super(C, self).test() # 返回self对应类的MRO中，类C的下一个类的代理class B(D):def test(self):print('test in B')# super().test() # 与下面的写法等价super(B, self).test() # 返回self对应类的MRO中，类B的下一个类的代理class A(B, C):pass

因此：

b = B()b.test() # 基于类B的MRO(B->D->object)，类B中的super()代理Dprint('==========')a = A()a.test() # 基于类A的MRO(A->B->C->D->object)，类B中的super()代理C