[Python3]继承的实现原理

本文详细介绍了Python中经典类与新式类的区别,以及Python如何通过计算方法解析顺序(MRO)实现继承。文章还解释了不同类型的类在进行属性查找时采用的不同方式:经典类使用深度优先搜索,而新式类则采用广度优先搜索。

继承的实现原理
1.新式类
2.经典类

在python2中--经典类:没有继承object的类以及它的子类
class Foo:
    pass

class Bar(Foo):
    pass
在python2中--新式类:继承object的类以及它的子类
class Foo(object):
    pass
class Bar(Foo):
    pass

在python3中--新式类:默认都是新式类。
class Foo:
    pass
print(Foo.__bases__)

(<class 'object'>,)
python到底是如何实现继承的,对于你定义的每一个类,python会计算出一个方法解析顺序(MRO)列表,这个MRO列表就是一个简单的所有基类的线性顺序列表,例如

>>> F.mro() #等同于F.__mro__
[<class '__main__.F'>, <class '__main__.D'>, <class '__main__.B'>, 
<class '__main__.E'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>]
为了实现继承,python会在MRO列表上从左到右开始查找基类,直到找到第一个匹配这个属性的类为止。而这个MRO列表的构造是通过一个C3线性化算法来实现的。我们不去深究这个算法的数学原理,它实际上就是合并所有父类的MRO列表并遵循如下三条准则:

子类会先于父类被检查
多个父类会根据它们在列表中的顺序被检查
如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类


属性查找的方式有两种:深度优先和广度优先
当类是经典类时,多继承情况下,在要查找属性不存在时,会按照深度优先的方式查找下去。
当类是新式类时,多继承情况下,在要查找属性不存在时,会按照广度优先的方式查找下去。

下面这个小例子能很清晰的看到广度优先的顺序

class A(object):
    def test(self):
        print('from A')

class C(A):
    # def test(self):
    #     print('from C')
    pass
class B(A):
    # def test(self):
    #     print('from B')
    pass
class E(C):
    # def test(self):
    #     print('from E')
    pass
class D(B):
    # def test(self):
    #     print('from D')
    pass
class F(D, E):
    # def test(self):
    #     print('from F')
    pass

f = F()
f.test()

# 顺序为 F,D,B,E,C,A

### Python 继承机制的底层实现原理Python 中,继承机制主要依赖于类的对象模型来实现。当定义一个新类时,Python 解释器会创建一个新的 `class` 对象并将其存储在内存中。如果该类是从其他基类派生而来,则会在其内部维护指向这些基类的指针。 对于单继承的情况,子类对象会保存对其唯一父类的一个引用。而在多继承场景下,子类则需管理多个这样的引用。每当访问属性或调用方法时,Python 会按照特定顺序查找这些成员——即所谓的 Method Resolution Order (MRO)[^1]。 具体来说,在 CPython 实现里,每个类都有一个名为 `__mro__` 的元组,它记录着从当前类开始直到最顶层基类(通常是 object 类)的一系列祖先类列表。这种线性化的 MRO 是通过 C3 线性化算法计算得出,确保了即使存在复杂的多重继承关系也能保持一致性和可预测的行为[^4]。 此外,值得注意的是虽然 property 属性装饰器的具体实现在 C 层面完成以提高效率,但这并不影响理解其工作流程:property 方法本质上是一个描述符(descriptor),利用特殊的方法如 `__get__()`, `__set__()`, 和 `__delete__()` 来拦截对实例属性的操作,并提供自定义行为的能力[^2]。 综上所述,Python继承机制不仅支持简单的单一继承也兼容复杂得多重继承模式;而这一切的背后都是基于精心设计的数据结构以及高效的查找策略得以高效运行。 ```python # 示例展示如何查看某个类的 MRO 列表 class A: pass class B(A): pass print(B.__mro__) # 输出 (<class &#39;__main__.B&#39;>, <class &#39;__main__.A&#39;>, <class &#39;object&#39;>) ```
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