Python的继承以及调用父类成员：super用法

python子类调用父类成员有2种方法，分别是普通方法和super方法

假设Base是基类

class Base(object):
      def __init__(self):
           print “Base init”
则普通方法以下

class Leaf(Base):
       def __init__(self):
              Base.__init__(self)
              print “Leaf init”
super方法以下

class Leaf(Base):
       def __init__(self):
              super(Leaf, self).__init__()
              print “Leaf init”
在上面的简单场景下，两种方法的效果一致：

>>> leaf = Leaf()

Base init

Leaf init

 

2.   钻石继承遇到的难题
当咱们来到钻石继承场景时，咱们就遇到了一个难题：



若是咱们仍是使用普通方法调用父类成员，代码以下：

class Base(object):
  def __init__(self):
    print “Base init”
class Medium1(Base):
  def __init__(self):
    Base.__init__(self)
    print “Medium1 init”
class Medium2(Base):
  def __init__(self):
    Base.__init__(self)
    print “Medium2 init”
class Leaf(Medium1, Medium2):
  def __init__(self):
    Medium1.__init__(self)
    Medium2.__init__(self)
    print “Leaf init”
当咱们生成Leaf对象时，结果以下：

>>> leaf = Leaf()

Base init

Medium1 init

Base init

Medium2 init

Leaf init

能够看到Base被初始化了 两次 ！这是因为Medium1和Medium2各自调用了Base的初始化函数致使的。

3.   各语言的解决方法
钻石继承中，父类被屡次初始化是个很是难缠的问题，咱们来看看其余各个语言是如何解决这个问题的：

3.1. C++
C++使用虚拟继承来解决钻石继承问题。

Medium1和Medium2虚拟继承Base。当生成Leaf对象时，Medium1和Medium2并不会自动调用虚拟基类Base的构造函数，而须要由Leaf的构造函数显式调用Base的构造函数。

3.2. Java
Java禁止使用多继承。

Java使用单继承+接口实现的方式来替代多继承，避免了钻石继承产生的各类问题。

3.3. Ruby
Ruby禁止使用多继承。

Ruby和Java同样只支持单继承，但它对多继承的替代方式和Java不一样。Ruby使用Mixin的方式来替代，在当前类中mixin入其余模块，来作到代码的组装效果。

3.4. Python
Python和C++同样，支持多继承的语法。但Python的解决思路和C++彻底不同，Python是的用就是super

咱们把第2章的钻石继承用super重写一下，看一下输出结果

class Base(object):
  def __init__(self):
    print “Base init”
class Medium1(Base):
  def __init__(self):
    super(Medium1, self).__init__()
    print “Medium1 init”
class Medium2(Base):
  def __init__(self):
    super(Medium2, self).__init__()
    print “Medium2 init”
class Leaf(Medium1, Medium2):
  def __init__(self):
    super(Leaf, self).__init__()
    print “Leaf init”
咱们生成Leaf对象：

>>> leaf = Leaf()

Base init

Medium2 init

Medium1 init

Leaf init

能够看到整个初始化过程符合咱们的预期，Base只被初始化了1次。并且重要的是，相比原来的普通写法，super方法并无写额外的代码，也没有引入额外的概念

4.   super的内核：mro
要理解super的原理，就要先了解mro。mro是method resolution order的缩写，表示了类继承体系中的成员解析顺序。

在python中，每一个类都有一个mro的类方法。咱们来看一下钻石继承中，Leaf类的mro是什么样子的：

>>> Leaf.mro()

[Leaf, Medium1, Medium2, Base]

能够看到mro方法返回的是一个祖先类的列表。Leaf的每一个祖先都在其中出现一次，这也是super在父类中查找成员的顺序。

经过mro，python巧妙地将多继承的图结构，转变为list的顺序结构。super在继承体系中向上的查找过程，变成了在mro中向右的线性查找过程，任何类都只会被处理一次。

经过这个方法，python解决了多继承中的2大难题：

1. 查找顺序问题。从Leaf的mro顺序能够看出，若是Leaf类经过super来访问父类成员，那么Medium1的成员会在Medium2以前被首先访问到。若是Medium1和Medium2都没有找到，最后再到Base中查找。

2. 钻石继承的屡次初始化问题。在mro的list中，Base类只出现了一次。事实上任何类都只会在mro list中出现一次。这就确保了super向上调用的过程当中，任何祖先类的方法都只会被执行一次。

至于mro的生成算法，能够参考这篇wiki：https://en.wikipedia.org/wiki/C3_linearization

5.   super的具体用法
咱们首先来看一下python中的super文档

>>> help(super)

Help on class super in module __builtin__:

class super(object)

|  super(type, obj) -> bound super object; requires isinstance(obj, type)

|  super(type) -> unbound super object

|  super(type, type2) -> bound super object; requires issubclass(type2, type)

光从字面来看，这能够算是python中最语焉不详的帮助文档之一了。甚至里面还有一些术语误用。那super究竟应该怎么用呢，咱们重点来看super中的第1和第3种用法

5.1. super(type, obj)
当咱们在Leaf的__init__中写这样的super时：

class Leaf(Medium1, Medium2):
       def __init__(self):
              super(Leaf, self).__init__()
              print “Leaf init”
super(Leaf, self).__init__()的意思是说：

获取self所属类的mro, 也就是[Leaf, Medium1, Medium2, Base]
从mro中Leaf右边的一个类开始，依次寻找__init__函数。这里是从Medium1开始寻找
一旦找到，就把找到的__init__函数绑定到self对象，并返回
从这个执行流程能够看到，若是咱们不想调用Medium1的__init__，而想要调用Medium2的__init__，那么super应该写成：super(Medium1, self)__init__()

5.2. super(type, type2)
当咱们在Leaf中写类方法的super时：

class Leaf(Medium1, Medium2):
       def __new__(cls):
              obj = super(Leaf, cls).__new__(cls)
              print “Leaf new”
              return obj
super(Leaf, cls).__new__(cls)的意思是说：

获取cls这个类的mro，这里也是[Leaf, Medium1, Medium2, Base]
从mro中Leaf右边的一个类开始，依次寻找__new__函数
一旦找到，就返回“ 非绑定 ”的__new__函数
因为返回的是非绑定的函数对象，所以调用时不能省略函数的第一个参数。这也是这里调用__new__时，须要传入参数cls的缘由

一样的，若是咱们想从某个mro的某个位置开始查找，只须要修改super的第一个参数就行

6.   小结
至此，咱们讲解了和super相关的用法及原理，小结一下咱们讲过的内容有：

python调用父类成员共有2种方法：普通方法，super方法
在钻石继承中，普通方法会遇到Base类两次初始化的问题
简述了其余语言对这个问题的解决方法，并用实例展现了python使用super能够解决此问题
在讲super具体用法前，先讲了super的内核：mro的知识和原理
讲解了super两种主要的用法及原理