Python高级编程之继承问题详解(super与mro)

继承的重要性

在面向对象编程中，我们经常需要重用已有的代码。继承是以一个已有类为基础，创建新类的一种方式。新类会自动获得基础类的所有属性和方法，而无需重新编写。

继承中的问题

在Python中，继承有很多种方式，但不同的方式也会有不同的问题。在本文中，我们主要讨论两种常见的问题：继承冲突以及父类构造函数的调用。

继承冲突

如果一个子类同时继承了两个有相同方法名的父类，那么这个子类的实例对象在调用该方法时会调用哪个父类的方法呢？

这就是我们所说的继承冲突问题。为了解决这个问题，Python引入了一个特殊的函数super()。

super函数简介

super()函数是Python内置函数的一种，用于调用父类的方法。它可以很方便地实现方法覆盖。super()函数有两种常见的用法：

1. super().method(args)：调用父类的方法。
2. super(type, obj).method(args)：调用其它类的方法。

其中，第二种用法比较少见，主要用于多重继承。

super函数的应用

让我们看一个例子来更好地了解super()的应用：

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

class Dog(Animal):
    def __init__(self, name, breed):
        super().__init__(name)
        self.breed = breed

dog = Dog("Tommy", "Labrador")
print(dog.name)
print(dog.breed)

在这个例子中，我们定义了一个父类Animal和子类Dog。子类Dog继承了父类Animal，并添加了自己的属性breed。在子类Dog的构造函数中，我们使用super()调用了父类Animal的构造函数，并把name参数传递给它。

这个例子说明了如何使用super()调用父类的构造函数，以完成基础属性的初始化。

方法解析顺序（MRO）

除了继承冲突之外，还有一个问题是如何确定父类方法的调用顺序。这个问题涉及到Python的一个叫做方法解析顺序（MRO）的机制。

MRO是Python使用的一种算法，用于确定继承层次结构中父类方法的调用顺序。Python中的每个类都有一个MRO列表，列表中的类表示该类的父类调用顺序。Python默认使用C3线性化算法来计算MRO列表。

在Python中，我们可以使用内置函数mro()来查看一个类的MRO列表。例如：

class A:
    pass

class B(A):
    pass

class C(A):
    pass

class D(B, C):
    pass

print(D.mro())

在这个例子中，我们定义了4个类A、B、C、D。其中B和C都继承自A，而D同时继承了B和C，所以D的MRO列表为[D, B, C, A, object]。

示例

让我们先看一个可能会遇到的问题：

class A:
    def show(self):
        print("A.show() called")

class B(A):
    def show(self):
        print("B.show() called")

class C(A):
    def show(self):
        print("C.show() called")

class D(B, C):
    pass

d = D()
d.show()

输出结果为：B.show() called。但我们的本意是想调用A的show函数。这个问题可以通过在B和C类的方法中使用super()函数来解决，例如：

class A:
    def show(self):
        print("A.show() called")

class B(A):
    def show(self):
        super().show()
        print("B.show() called")

class C(A):
    def show(self):
        super().show()
        print("C.show() called")

class D(B, C):
    pass

d = D()
d.show()

输出结果为：A.show() called B.show() called C.show() called

这个例子说明了在子类中如何使用super()函数调用父类的方法以及如何解决继承冲突问题。

另外一个例子是关于多重继承中MRO的应用。我们定义了5个类A、B、C、D、E，其中B、C都继承自A，D同时继承了B和C，而E继承自D。代码如下：

class A:
    pass

class B(A):
    pass

class C(A):
    pass

class D(B, C):
    pass

class E(D):
    pass

print(E.mro())

输出结果为：[<class '__main__.E'>, <class '__main__.D'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>]

这个例子说明了Python中的MRO是如何确定类的继承顺序的。具体来说，在计算D的MRO时，上述程序使用C3线性化算法先计算出B和C的MRO，然后合并起来得到D的MRO。最终，再使用同样的方式计算出E的MRO。