Python多继承的坑与MRO C3广度优先算法

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前言

继承（英语：inheritance）是面向对象软件技术当中的一个概念。如果一个类别B“继承自”另一个类别A，就把这个B称为“A的子类”，而把A称为“B的父类别”也可以称“A是B的超类”。继承可以使得子类具有父类别的各种属性和方法，而不需要再次编写相同的代码。在令子类别继承父类别的同时，可以重新定义某些属性，并重写某些方法，即覆盖父类别的原有属性和方法，使其获得与父类别不同的功能。另外，为子类追加新的属性和方法也是常见的做法。 一般静态的面向对象编程语言，继承属于静态的，意即在子类的行为在编译期就已经决定，无法在运行期扩展。

有些编程语言支持多重继承，即一个子类可以同时有多个父类，比如C++编程语言；而在有些编程语言中，一个子类只能继承自一个父类，比如Java编程语言，这时可以透过实现接口来实现与多重继承相似的效果。

现今面向对象程序设计技巧中，继承并非以继承类别的“行为”为主，而是继承类别的“类型”，使得组件的类型一致。另外在设计模式中提到一个守则，“多用合成，少用继承”，此守则也是用来处理继承无法在运行期动态扩展行为的遗憾。

Python的继承

Python有单继承与多继承。单继承即子类继承于一个类，多继承即子类继承于多个类，多继承会比较少遇到，本章节主要讲单继承。

单继承

在继承中基类的构造方法（init()方法）不会被自动调用，它需要在其派生类的构造方法中亲自专门调用。

在调用基类的方法时，需要加上基类的类名前缀，且需要带上self参数变量。而在类中调用普通函数时并不需要带上self参数

Python 总是首先查找对应类的方法，如果它不能在派生类中找到对应的方法，它才开始到基类中逐个查找。（先在本类中查找调用的方法，找不到才去基类中找） Python单继承的案例：

class Animal(object): def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def call(self): print(self.name, '会叫') class Cat(Animal): def __init__(self,name,age,sex): super(Cat, self).__init__(name,age) # 不要忘记从Animal类执行初始化 self.sex=sex if __name__ == '__main__': c = Cat('喵喵', 2, '男') c.call() # 输出 喵喵 会叫 ，Cat继承了父类Animal的方法 

多继承

对于多继承，一个子类可以用多个父类的方法，这里我们先给一个案例，再来详解如果多个父类存在同名方法、父类中又有父类的同名方法时的执行顺序 demo：

class Plant: def __init__(self, color): print("init Plant start") self.color = color print("init Plant end") def show(self): print("The Plant color is:", self.color) class Fruit: def __init__(self, color): print("init Fruit start") self.color = color print("init Fruit end") def show(self): print("The Fruit color is:", self.color) class Melon(Fruit): def __init__(self, color): print("init Melon start") super(Melon, self).__init__(color) self.color = color print("init Melon end") def show(self): print("The Melon color is:", self.color) class Mango(Fruit, Plant): def __init__(self, color): print("init Mango start") Plant.__init__(self, color) Fruit.__init__(self, color) self.color = color print("init Mango end") def show_color(self): print("The Mango color is:", self.color) class Watermelon(Melon, Plant): def __init__(self, color): print("init Watermelon start") Melon.__init__(self, color) Plant.__init__(self, color) self.color = color print("init Watermelon end") def show_color(self): print("The Watermelon color is:", self.color) if __name__ == "__main__": mango = Mango("yellow") mango.show() watermelon = Watermelon("red") watermelon.show()

我们定义了植物Plant类和水果Fruit类，然后定义瓜Melon类继承水果类，定义一个芒果Mango类继承Fruit和Plant类，定义一个西瓜Watermelon类继承Melon类和Plant类。 执行结果为：

init Mango start init Plant start init Plant end init Fruit start init Fruit end init Mango end The Fruit color is: yellow init Watermelon start init Melon start init Fruit start init Fruit end init Melon end init Plant start init Plant end init Watermelon end The Melon color is: red

多继承的方法执行顺序

从上面的案例我们可以看出：

Mango类即使初始化顺序先初始化了Plant，再初始化Fruit类，但是执行的同名方法的顺序仍然按定义该类是括号中的继承顺序；

Watermelon类也是按括号中的继承顺序来执行同名方法，但是执行的Melon类同名方法中，即使有该执行的Melon类的父类Fruit类也有同名方法，但还是优先执行该Melon类，这与一般的单继承规则一致。 总结如下：

• 定义派生类时，需要注意圆括号中继承父类的顺序，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索 即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法；
• 如果继承的父类中，该父类还继承了别的父类，则调用同名方法时是调用最先访问到的同名方法；
• 支持多层父类继承，子类会继承父类所有的属性和方法，包括父类的父类的所有属性 和 方法。

多继承时通过super方法初始化

单继承中我们往往会使用super方法来初始化父类init方法，因为super方法可以防止同一个类被实例化多次。 但是这在多继承中往往会出现问题，我们把上面的例子改为如下demo：

class Plant(object): def __init__(self, color): print("init Plant start") self.color = color print("init Plant end") def show(self): print("The Plant color is:", self.color) class Fruit(object): def __init__(self, color): print("init Fruit start") self.color = color print("init Fruit end") def show(self): print("The Fruit color is:", self.color) class Melon(Fruit): def __init__(self, color): print("init Melon start") super(Melon, self).__init__(color) self.color = color print("init Melon end") def show(self): print("The Melon color is:", self.color) class Mango(Fruit, Plant): def __init__(self, color): print("init Mango start") super(Mango, self).__init__(color) self.color = color print("init Mango end") def show_color(self): print("The Mango color is:", self.color) class Watermelon(Melon, Plant): def __init__(self, color): print("init Watermelon start") super(Watermelon, self).__init__(color) self.color = color print("init Watermelon end") def show_color(self): print("The Watermelon color is:", self.color) if __name__ == "__main__": mango = Mango("yellow") mango.show() watermelon = Watermelon("red") watermelon.show()

可以看到，我们只是把上面Mango类和Watermelon类初始化父类的方法改为了super方式，但是执行结果却如下：

init Mango start init Fruit start init Fruit end init Mango end The Fruit color is: yellow init Watermelon start init Melon start init Fruit start init Fruit end init Melon end init Watermelon end The Melon color is: red

可以看到，两个实例中继承顺序排在后面的Plant类都没有被实例化，所以多继承中采用super是会有问题的，它只会实例化一次,所以super类并不适合使用在多继承场合。 其实导致这个问题的原因是Python中的一个MRO(Method Resolution Order)继承调用顺序的算法，我们要修复上面的问题，可以在Fruit类中加入super方法，把Fruit类改为：

class Fruit(object): def __init__(self, color): super().__init__(color) print("init Fruit start") self.color = color print("init Fruit end") def show(self): print("The Fruit color is:", self.color)

就可以达到实例化两个类的作用了

关于Python的mro方法

Python 中针对 类 提供了一个内置属性 mro 可以查看方法搜索顺序 MRO 是 method resolution order，主要用于在多继承时判断 方法、属性 的调用 路径 Python2.3以上，MRO算法就已经改为了广度优先，防止最顶级的类被多次实例化而耗费资源：

从C.mro的值可以看出, Python的方法解析优先级从高到低为：

• 实例本身(instance)
• 类(class)
• super class, 继承关系越近, 越先定义, 优先级越高. 例如我们执行print(Mango.__mro__)会得到如下返回： (, , , )

Python多继承的注意事项

在单继承场景：super().init等同于类名.init；

在多继承场景，super方法只能保证第一个父类被初始化,除非每一个继承的父类都实现super初始化，最终初始化了根类Object类；

另外，子类从多个父类派生，而子类又没有自己的构造函数时：

1. 按顺序继承，哪个父类在最前面且它又有自己的构造函数，就继承它的构造函数； 2. 如果最前面第一个父类没有构造函数，则继承第2个的构造函数，第2个没有的话，再往后找，以此类推。

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原文发布时间：2020-08-03
本文作者：henry_czh
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