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Python學(xué)習(xí)之MRO方法搜索順序

為什么會(huì)講 MRO？

在講多繼承的時(shí)候，有講到，當(dāng)繼承的多個(gè)父類擁有同名屬性、方法，子類對(duì)象調(diào)用該屬性、方法時(shí)會(huì)調(diào)用哪個(gè)父類的屬性、方法呢？
這就取決于 Python 的 MRO 了

什么是 MRO

MRO，method resolution order，方法搜索順序
對(duì)于單繼承來(lái)說(shuō)，MRO 很簡(jiǎn)單，從當(dāng)前類開(kāi)始，逐個(gè)搜索它的父類有沒(méi)有對(duì)應(yīng)的屬性、方法
所以 MRO 更多用在多繼承時(shí)判斷方法、屬性的調(diào)用路徑
Python 中針對(duì)類提供了一個(gè)內(nèi)置屬性__mro__可以查看方法搜索順序

實(shí)際代碼

class A:
    def test(self):
        print("AAA-test")


class B:
    def test(self):
        print("BBB-test")


# 繼承了三個(gè)類，B、A、還有默認(rèn)繼承的 object
class C(B, A):
    ...


# 通過(guò)類對(duì)象調(diào)用，不是實(shí)例對(duì)象！
print(C.__mro__)

# 輸出結(jié)果
(class '__main__.C'>, class '__main__.B'>, class '__main__.A'>, class 'object'>)

1.在搜索方法時(shí)，是按照__mro__的輸出結(jié)果從左往右的順序查找的
2.如果在當(dāng)前類（Class C）中找到方法，就直接執(zhí)行，不再搜索
3.如果沒(méi)有找到，就查找下一個(gè)類中（Class B）是否有對(duì)應(yīng)的方法，如果找到，就直接執(zhí)行，不再搜素
4.如果找到最后一個(gè)類（Class object）都沒(méi)有找到方法，程序報(bào)錯(cuò)

類圖

注意

其實(shí) MRO 是涉及一個(gè)底層算法的，下面來(lái)詳細(xì)講解一下

MRO 算法

Python 發(fā)展到現(xiàn)在經(jīng)歷了三種算法

舊式類 MRO 算法：從左往右，采用深度優(yōu)先搜索（DFS），從左往右的算法，稱為舊式類的 MRO
新式類 MRO 算法：自 Python 2.2 版本開(kāi)始，新式類在采用深度優(yōu)先搜索算法的基礎(chǔ)上，對(duì)其做了優(yōu)化
C3 算法：自 Python 2.3 版本，對(duì)新式類采用了 C3 算法；由于 Python 3.x 僅支持新式類，所以該版本只使用 C3 算法

什么是舊式類，新式類

Python學(xué)習(xí)之新式類和舊式類講解

想深入了解 C3 算法的可以看看官網(wǎng)

https://www.python.org/download/releases/2.3/mro/

舊式類 MRO 算法

需要在 python2 環(huán)境下運(yùn)行這段代碼

實(shí)際代碼

# 舊式類算法
class A:
    def test(self):
        print("CommonA")


class B(A):
    pass


class C(A):
    def test(self):
        print("CommonC")


class D(B, C):
    pass


D().test()

# python2 下的運(yùn)行結(jié)果
CommonA

類圖

分析

通過(guò)類圖可以看到，此程序中的 4 個(gè)類是一個(gè)“菱形”繼承的關(guān)系
當(dāng)使用 D 類實(shí)例對(duì)象訪問(wèn) test() 方法時(shí)，根據(jù)深度優(yōu)先算法，搜索順序?yàn)?code>D->B->A->C->A
因此，舊式類 MRO 算法最先搜索得到 test() 方法是在 A 類里面，所以最終輸出結(jié)果為 CommonA

新式類 MRO 算法

為解決舊式類 MRO 算法存在的問(wèn)題，Python 2.2 版本推出了新的計(jì)算新式類 MRO 的方法
它仍然采用從左至右的深度優(yōu)先遍歷，但是如果遍歷中出現(xiàn)重復(fù)的類，只保留最后一個(gè)

以上面的代碼栗子來(lái)講

深度優(yōu)先遍歷，搜索順序?yàn)?code>D->B->A->C->A
因?yàn)轫樞蛑杏?2 個(gè) A，因此只保留最后一個(gè)
最終搜索順序?yàn)?code>D->B->C->A

新式 MRO 算法的問(wèn)題

雖然解決了舊式 MRO 算法的問(wèn)題，但可能會(huì)違反單調(diào)性原則

什么是單調(diào)性原則？

在子類存在多繼承時(shí)，子類不能改變父類的 MRO 搜索順序，否則會(huì)導(dǎo)致程序發(fā)生異常

實(shí)際代碼

class X(object):
    pass


class Y(object):
    pass


class A(X, Y):
    pass


class B(Y, X):
    pass


class C(A, B):
    pass

深度優(yōu)先遍歷后的搜索順序?yàn)椋?code>C->A->X->object->Y->object->B->Y->object->X->object

相同取后者的搜索順序?yàn)椋?code>C->A->B->Y->X->object

分析不同類的 MRO

A：A->X->Y->object
B：A->Y->X->object
C：C->A->B->X->Y->object

很明顯，B、C 中間的 X、Y 順序是相反的，就是說(shuō) B 被繼承時(shí)，它的搜索順序會(huì)被改變，違反了單調(diào)性

在 python2 中運(yùn)行這段代碼的報(bào)錯(cuò)

在 python3 中運(yùn)行這段代碼的報(bào)錯(cuò)

C3 MRO 算法

為解決前面兩個(gè)算法的問(wèn)題，Python 2.3 采用了 C3 方法來(lái)確定方法搜索順序
多數(shù)情況下，如果別人提到 Python 中的 MRO，指的都是 C3 算法

將上面第一個(gè)栗子的代碼放到 python3 中運(yùn)行

class A:
    def test(self):
        print("CommonA")


class B(A):
    pass


class C(A):
    def test(self):
        print("CommonC")


class D(B, C):
    pass


D().test()

# 輸出結(jié)果
CommonC

簡(jiǎn)單了解下 C3 算法

以上面代碼為栗子，C3 會(huì)把各個(gè)類的 MRO 等價(jià)為以下等式

A：L[A] = merge(A , object)
B：L[B] = B + merge(L[A] , A)
C：L[C] = C + merge(L[A] , A)
D：L[D] = D + merge(L[B] , L[C] , B , C)

了解一下：頭、尾

以 A 類為栗，merge() 包含的 A 成為 L[A] 的頭，剩余元素（這里只有 object）稱為尾

merge 的運(yùn)算方式

1.將merge 第一個(gè)列表的頭元素（如 L[A] 的頭），記作 H
2.如果 H 出現(xiàn)在 merge 其他列表的頭部，則將其輸出，并將其從所有列表中刪除
3.如果 H 只出現(xiàn)一次，那么也將其輸出，并將其從所有列表中刪除
4.如果 H 出現(xiàn)在 merge 其他列表的非頭部，則取下一個(gè)列表的頭元素記作 H，然后回到步驟二
5.最后回到步驟一，重復(fù)以上步驟

重復(fù)以上步驟直到列表為空，則算法結(jié)束；如果不能再找出可以輸出的元素，則拋出異常

簡(jiǎn)單類 MRO 的計(jì)算栗子

class B(object): pass

print(B.__mro__)


(class '__main__.B'>, class 'object'>)

MRO 計(jì)算方式

L[B] = L[B(object)]
     = B + merge(L[object])
     = B + L[object]
     = B object

單繼承MRO 的計(jì)算栗子

# 計(jì)算 MRO
class B(object): pass

class C(B): pass

print(C.__mro__)


(class '__main__.C'>, class '__main__.B'>, class 'object'>)

MRO 計(jì)算方式

L[C] = C + merge(L[B])
     = C + L[B]
     = C B object

多繼承MRO 的計(jì)算栗子

O = object

class F(O): pass

class E(O): pass

class D(O): pass

class C(D, F): pass

class B(D, E): pass

class A(B, C): pass


print(C.__mro__)
print(B.__mro__)
print(A.__mro__)

# 輸出結(jié)果
(class '__main__.C'>, class '__main__.D'>, class '__main__.F'>, class 'object'>)
(class '__main__.B'>, class '__main__.D'>, class '__main__.E'>, class 'object'>)
(class '__main__.A'>, class '__main__.B'>, class '__main__.C'>, class '__main__.D'>, class '__main__.E'>, class '__main__.F'>, class 'object'>)

O 類、object 類 MRO 計(jì)算

L[O] = O = object

D、E、F 類 MRO 計(jì)算

L[D] = D + merge(L[O])
        = D O

C 類 MRO 計(jì)算

L[C] = L[C(D, F)]
     = C + merge(L[D], L[F], DF)
     # 從前面可知 L[D] 和 L[F] 的結(jié)果
     = C +  merge(DO, FO, DF)
     # 因?yàn)?D 是順序第一個(gè)并且在幾個(gè)包含 D 的 list 中是 head，
     # 所以這一次取 D 同時(shí)從列表中刪除 D
     = C + D + merge(O, FO, F)
     # 因?yàn)?O 雖然是順序第一個(gè)但在其他 list (FO)中是在尾部, 跳過(guò)
     # 改為檢查第二個(gè)list FO
     # F 是第二個(gè) list 和其他 list 的 head
     # 取 F 同時(shí)從列表中刪除 F
     = C + D + F + merge(O)
     = C D F O

B 類 MRO 計(jì)算

L[B] = L[B(D, E)]
     = B + merge(L[D], L[E], DE)
     = B + merge(DO, EO, DE)
     = B + D + merge(O, EO, E)
     = B + D + E + merge(O)
     = B D E O

A 類 MRO 計(jì)算

L[A] = L[A(B,C)]
        = A + merge(L[B], L[C], BC)
        = A + merge( BDEO, CDFO, BC )
        = A + B + merge( DEO, CDFO, C )
        # D 在其他列表 CDFO 不是 head，所以跳過(guò)到下一個(gè)列表的 頭元素 C
        = A + B + C + merge( DEO, DFO )
        = A + B + C + D + merge( EO, FO )
        = A + B + C + D + E + merge( O, FO )
        = A + B + C + D + E + F + merge( O )
        = A B C D E F O

多繼承MRO 的計(jì)算栗子二

O = object

class F(O): pass

class E(O): pass

class D(O): pass

class C(D, F): pass

class B(E, D): pass

class A(B, C): pass


print(C.__mro__)
print(B.__mro__)
print(A.__mro__)

# 輸出結(jié)果
(class '__main__.C'>, class '__main__.D'>, class '__main__.F'>, class 'object'>)
(class '__main__.B'>, class '__main__.E'>, class '__main__.D'>, class 'object'>)
(class '__main__.A'>, class '__main__.B'>, class '__main__.E'>, class '__main__.C'>, class '__main__.D'>, class '__main__.F'>, class 'object'>)

O 類、object 類 MRO 計(jì)算

L[O] = O = object

D、E、F 類 MRO 計(jì)算

L[D] = D + merge(L[O])
        = D O

C 類 MRO 計(jì)算

L[C] = L[C(D, F)]
        = C + merge(L[D], L[F], DF)
        = C + merge(DO, FO, DF)
        = C + D + merge(O, FO, F)
        = C + D + F + merge(O)
        = C D F O

B 類 MRO 計(jì)算

L[B] = L[B(E, D)]
       = B + merge(L[E], L[D], ED)
       = B + merge(EO, DO, ED)
       = B + E + merge(O, DO, D)
       = B + E + D + merge(O)
       = B E D O

A 類 MRO 計(jì)算

L[A]  = L[A(B, C)]
        = A + merge(L[B], L[C], BC)
        = A + merge(BEDO, CDFO, BC)
        = A + B + merge(EDO, CDFO, C)
        = A + B + E + merge(DO,CDFO, C)
        = A + B + E + C + merge(O,DFO)
        = A + B + E + C + D + merge(O, FO)
        = A + B + E + C + D + F + merge(O)
        = A B E C D F O

到此這篇關(guān)于Python學(xué)習(xí)之MRO方法搜索順序的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python MRO方法搜索順序內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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標(biāo)簽：懷化吉安蘭州安康紹興蕪湖廣西呂梁

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