【详解】Python中的(多)继承、__init__、__new__、super

参考:
Python构造函数使用
Python中的构造方法(__init__()__new__())
super()的两个参数
【精】python之理解super

多继承

Python可以继承多个父类。

Python不同于Java(只能继承一个父类)。

一段简单的多继承例子如下:

	S
 ↗	↑ ↖
A	B	C
 ↖	↑ ↗
	D
class S(object):
    def __init__(self) -> None:
        pass

class A(S):
    def __init__(self) -> None:
        pass

class B(S):
    def __init__(self) -> None:
        pass

class C(S):
    def __init__(self) -> None:
        pass

class D(A,B,C):
    def __init__(self) -> None:
        pass

__init____new__

__new__(cls,*arg,**kwarg) -> Any用于 对象的创建。

参数cls:指明需要创建的类class。该参数在实例化时,由Python解释器自动提供。
至少需要一个参数,变量名字可以变化。

功能:__new__中创建类class,并返回return

在重写__new__方式时,调用使用super()调用父类的__new__方法即可创建对象

class D(object):
    def __init__(self) -> None:
        pass

    def __new__(cls) -> Any:
        return super().__new__(cls)

__init__(self,*arg,**kwarg) -> None用于 对象的初始化。

参数self:为__new__()返回的实例。同为Python解释器自动提供。
至少需要一个参数,变量名字可以变化。

功能:__init__中完成 类成员的初始化等,无返回值。


super

Python2.2之后,引入了super优化调用"父类"函数的逻辑

但是对于多继承的情况,class D(A,B,C),调用super()之后,到底是调用哪一个父类呢?
这里,先引入MRO表的概念。

MRO

简单地来说,MRO(Method Resolution Order)代表了类的继承顺序

例如,一段多继承关系如下:

	S
 ↗	↑ ↖
A	B	C
 ↖	↑ ↗
	D
print(D.mro())		# 获得MRO表
print(D.__mro__)	# 获得MRO表
>>> [<class '__main__.D'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.S'>, <class 'object'>]

简单来说,一个MRO列表就是合并所有父类的列表,并遵循下面几点:

  • 子类永远在父类的前面。
  • 如果有多个父类,会根据它们在列表中的顺序去检查。
  • 如果对下一个类存在两种不同的合法选择,那么选择第一个父类。

super(cls,<first argument>)

cls:类class。指明 (我们调用的是)类clsmro表中下一个类K(的函数/成员变量)。
<first argument>:对象实例instance。作为传入该类(K)第一个参数,作为调用 函数/成员变量 的实例。一般为该对象实例self

考虑下面继承关系,

	S'			S2
 ↗	↑ ↖		↑
A'	B'	C		A2
 ↖	↑ ↗
	D
其中,A,B,S有`call`方法,而其他的没有。

D、类A2MRO表分别为:

>>> D -> A -> B -> C -> S -> object
>>> A2 -> S2 -> object

具体代码如下,
调用类D “父类”的call()方法。

class S(object):
    def call(self):
        print(f"S: {
      
      self}")

class A(S):
    def call(self):
        print(f"A: {
      
      self}")

class B(S):
    def call(self):
        print(f"B: {
      
      self}")

class C(S):
    pass

class D(A,B,C):
    def __init__(self):
        print(f"D: {
      
      self}")

        print("#"*20,"super(D,self).call(): ")
        super(D,self).call()

        print("#"*20,"super(A,self).call(): ")
        super(A,self).call()

        print("#"*20,"super(B,self).call(): ")
        super(B,self).call()

        print("#"*20,"super(C,self).call(): ")
        super(C,self).call()

        print("#"*20,"super(S,self).call(): ")
        super(S,self).call()
 
X = D()

此时,输出为

D: <__main__.D object at 0x00000172F5CF56A0>
#################### super(D,self).call(): 
A: <__main__.D object at 0x00000172F5CF56A0>
#################### super(A,self).call():
B: <__main__.D object at 0x00000172F5CF56A0>
#################### super(B,self).call():
S: <__main__.D object at 0x00000172F5CF56A0>
#################### super(C,self).call():
S: <__main__.D object at 0x00000172F5CF56A0>
#################### super(S,self).call():
AttributeError: 'super' object has no attribute 'call'

解释:
当调用super(D,self).call()时,
实际上,我们调用了在MRO表中,D的下一个类(A)的call()方法。

当调用super(B,self).call()时,
B的下一个类(C)是没有call方法的,所以Python会继续查找下一个有call()方法的类(S)。

当调用super(S,self).call()时,
S的下一个类object没有call()方法,因为MRO表中,已经到尽头了,所以抛出异常。

注意到,调用call()的都是D的实例。


考虑,另外一种情况

class S2(object):
    def __init__(self) -> None:
        print(f"S2: {
      
      self}")
        super(S2,self).__init__()

class A2(S2):
    def __init__(self) -> None:
        print(f"A2: {
      
      self}")
        super(A2,self).__init__()
########################################
... A,B,C,S 代码同上

class D(A,B,C):
    def __init__(self):
    	print(f"D: {
      
      self}")
    	
        print("#"*20,"a2 = A2():")
        a2 = A2()
        
        print("#"*20,"super(A2,a2):")
        super(A2,a2).__init__()
        
        print("#"*20)

X = D()

输出为,

D: <__main__.D object at 0x0000027D885C56A0>
#################### a2 = A2():
A2: <__main__.A2 object at 0x0000011227295FA0>
S2: <__main__.A2 object at 0x0000011227295FA0>
#################### super(A2,a2):
S2: <__main__.A2 object at 0x0000011227295FA0>
####################

解释:

在类D中,也可以调用A2的“父类”(S2)的方法。

a2 = A2()中,先调用A2__init__()方法,然后,在调用S2__init__()方法。

super(A2,a2).__init__()中,调用的是 在MRO表中,A2的下一个类(S2)的__init__()方法。

注意到,调用__init__()方法都是A2的实例(即a2)。


总结

Java中,super足够明确父类。而在Python中,单单super不能明确“父类”,因此还需要引入两个参数。

Python中,

  • super父类没有实质性的关联。
  • super(cls,instance).method(),只不过都是 在查找MRO表中 类cls的的下一个类,然后 使用实例instance调用method() 而已。

特别地,
Python3中,super()等同于super(cls,<first argument>)

此时,
cls:为调用super()时,所处的类class
<first argument>:为调用super()时,函数的第一个参数,一般为self。然后,这个参数作为调用方法的第一个参数(即对象实例)传递,在下面的例子中为__init__()

例子如下:

class D(object):
    def __init__(self,a,b,c):
    	# 下面两种方法等同
        super().__init__()
        super(D,self).__init__()

# 同样的,也有
class D(object):
    def __init__(x,a,b,c):
    	# 下面两种方法等同
        super().__init__()
        super(D,x).__init__()

构造方法__init__()super

Python中,概念 构造方法__init__()并不相同。

Java中,

public class B extends A{
    
    
	B(){
    
    
		//super()
	}
}

super语句,一定在 构造方法第一行执行。

  • 如果构造函数没有定义,Java会提供默认的无参构造函数。
  • 如果super没有显式调用,Java会默认调用父类的无参构造方法super(),并在构造方法的第一行执行。
  • 如果super()没有在第一行执行,则会抛出异常。

Python中,

class B(A):
	def __init__(self):
		super(B,self).__init__()

super语句,不会一定执行。

  • 如果没有定义__init__Python会默认调用“父类”的构造函数,即super(B,self).__init__(*arg,**kwarg),对B进行初始化。
  • 如果super没有显式调用,Python不会调用super语句,即super(B,self).__init__(*arg,**kwarg)不会执行。

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