[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。

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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

<think>好的,用户想了解Python继承的用法和示例,以及解决继承相关的问题。首先,我需要回忆Python继承的基本概念。Python支持类的继承,允许子类继承父类的属性和方法。用户可能想知道如何定义子类,如何调用父类的方法,以及如何处理多继承等问题。 首先,我应该从基础开始,比如如何创建一个子类,使用super()函数调用父类的方法。然后可能需要提到方法重写,这是继承中的一个重要概念,子类可以覆盖父类的方法。此外,Python支持多继承,这可能引发一些问题,比如菱形继承问题,需要解释MRO(方法解析顺序)如何工作。 接下来,考虑用户的实际应用场景,可能需要提供一些代码示例。比如,定义一个父类Animal,子类Dog继承它,并重写某些方法。同时,展示super()的使用,特别是在初始化父类时的应用。另外,多继承的例子,比如一个子类继承自两个父类,说明方法解析顺序。 用户可能遇到的问题包括父类方法的正确调用,多继承时的冲突,以及如何管理不同父类的初始化。需要解释MRO的动态性,以及如何查看类的MRO列表。此外,访问控制的问题,比如Python中没有真正的私有变量,但通过命名约定(如单下划线和双下划线)来实现封装,这可能和继承有关联。 还需要考虑引用中的内容,引用[2]和[3]提到访问修饰符,虽然Python没有严格的访问控制,但通过下划线来约定。这可能影响子类对父类属性和方法的访问,需要说明子类如何处理这些情况。 最后,生成相关问题,帮助用户进一步学习,比如继承中的super()作用,多继承的问题,方法重写,访问控制等。确保问题覆盖用户可能遇到的常见疑问,并引导他们深入理解Python继承的机制。</think>### Python继承的用法与示例 #### 一、继承基础 Python通过`class 子类名(父类名)`语法实现继承。子类自动获得父类的属性和方法: ```python class Animal: def __init__(self, name): self.name = name def speak(self): return "未定义叫声" class Dog(Animal): def speak(self): # 方法重写 return f"{self.name}说: 汪汪!" ``` #### 二、super()函数 使用`super()`调用父类方法,特别是在处理__init__时: ```python class Cat(Animal): def __init__(self, name, breed): super().__init__(name) # 调用父类初始化 self.breed = breed def speak(self): base_sound = super().speak() return f"{base_sound}(实际是喵喵)" ``` #### 三、多继承与MRO Python支持多继承,方法解析顺序(MRO)遵循C3算法: ```python class A: def test(self): print("A") class B(A): def test(self): print("B") class C(A): def test(self): print("C") class D(B, C): pass D().test() # 输出B,遵循D->B->C->A顺序 print(D.mro()) # 查看方法解析顺序 ``` #### 四、访问控制 Python通过命名约定实现访问控制[^2][^3]: ```python class Parent: def __init__(self): self.public = 1 self._protected = 2 self.__private = 3 # 会重命名为_Parent__private class Child(Parent): def show(self): print(self.public) # 可访问 print(self._protected) # 约定上不直接访问 # print(self.__private) # 会报错 ``` #### 五、抽象基类 使用abc模块定义抽象方法: ```python from abc import ABC, abstractmethod class Shape(ABC): @abstractmethod def area(self): pass class Circle(Shape): def __init__(self, radius): self.radius = radius def area(self): return 3.14 * self.radius ** 2 ```
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