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成都python培训:使用Python Super()为类提供继承支持

发布者: 成都达内     浏览次数:     发布时间:2019-03-25 10:45:40

虽然Python不是一种纯面向对象的语言,但它足够灵活,功能强大,足以让您使用面向对象的范例构建应用程序。 Python实现这一目标的方法之一是通过使用super()来支持继承。...

  成都python培训:使用Python Super()为类提供继承支持

  目录

  Python的super()函数概述

  单继承中的super()

  super()能为你做什么?

  深入super()

  多重继承中的super()

  多重继承概述

  方法解析顺序

  多重继承替代方案

  super()回顾

  虽然Python不是一种纯面向对象的语言,但它足够灵活,功能强大,足以让您使用面向对象的范例构建应用程序。 Python实现这一目标的方法之一是通过使用super()来支持继承。

  在本教程中,您将了解以下内容:

  Python中的继承概念

  Python中的多重继承

  super()函数如何工作

  单继承中的super()函数如何工作

  多继承中的super()函数如何工作

  Python的super()函数概述

  如果您有使用面向对象语言的经验,那么您可能已经熟悉了super()的功能。

  如果没有,不要害怕!虽然官方文档是相当技术性的,但在高级别上,super()允许继承超类的子类访问该超类中的方法。

  super()单独返回超类的临时对象,然后允许您调用该超类的方法。

  你为什么要这样做呢? 虽然其可能性超出了你的想象,但常见的用例是构建子类来扩展先前已构建的类的功能。

  使用super()调用以前构建的方法可以使您无需在子类中重写这些方法,并允许您使用最少的代码更改来替换超类。

  单继承中的super()

  如果您不熟悉面向对象的编程概念,继承可能是一个不熟悉的术语。 继承是面向对象编程中的一个概念,其中类从另一个类派生(或继承)属性和行为,而无需再次实现它们。

  至少对我来说,在查看代码时更容易理解这些概念,所以让我们编写描述继承结构的类:

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  这里有两个相似的类:Rectangle和Square。

  你可以使用它们如下:

  

  在此示例中,您有两个彼此相关的形状:正方形是一种特殊的矩形。 但是,代码并不反映这种关系,因此具有基本上重复的代码。

  通过使用继承,您可以减少写入的代码量,同时反映矩形和正方形之间的真实世界关系:

  

  在这里,您使用了super()来调用Rectangle类的__init __(),允许您在Square类中使用它而不重复代码。 如下所示,核心功能在进行更改后仍然存在:

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  在此示例中,Rectangle是超类,Square是子类。

  因为Square和Rectangle .__ init __()方法非常相似,所以你可以使用super()从Square的方法中调用超类的.__ init __()方法(Rectangle .__ init __())。 这里设置了.length和.width属性,即使您只需要为Square构造函数提供单个长度参数。

  当你运行它时,即使你的Square类没有显式地实现它,对.area()的调用将使用超类中的.area()方法并打印16. Square类从Rectangle继承.area() 方法。

  注意:要了解有关Python中继承和面向对象概念的更多信息,请务必在Python 3中查看面向对象编程(OOP)。

  super()能为你做什么?

  那么super()在单继承中能为你做什么呢?

  与其他面向对象语言一样,它允许您在子类中调用超类的方法。 这种情况的主要用例是扩展继承方法的功能。

  在下面的示例中,您将创建一个继承自Square的类Cube,并扩展.area()的功能(通过Square继承自Rectangle类)以计算Cube实例的表面积和体积:

  

  现在您已经构建了类,让我们看一下边长为3的立方体的表面积和体积:

  

  注意:请注意,在我们上面的示例中,单独的super()不会为您调用方法:您必须在代理对象本身上调用该方法。

  在这里,您已经为Cube类实现了两种方法:.surface_area()和.volume()。这两种计算都依赖于计算单个面的面积,因此您不必重新实现面积计算,而是使用super()来扩展面积计算。

  另请注意,Cube类定义没有.__ init __()。因为Cube继承自Square,而.__ init __()并没有为Cube做任何不同的事情,所以你可以跳过定义它,并且将自动调用超类(Square)的.__ init __()。

  super()将委托对象返回给父类,因此您可以直接调用它所需的方法:super().area()。

  这不仅使我们不必重写面积计算方法,而且还允许我们在一个位置更改内部.area()逻辑。当你有一些继承自一个超类的子类时,这尤其有用。

  深入super()

  在进入多重继承之前,让我们快速介绍一下super()的机制。

  虽然上面(和下面)的示例在没有任何参数的情况下调用super(),但super()也可以使用两个参数:第一个是子类,第二个参数是作为该子类实例的对象。

  首先,让我们看两个示例,通过使用已有的类来展示操作第一个变量可以做什么:

  成都python培训:使用Python Super()为类提供继承支持

  在Python 3中,super(Square,self)调用等同于无参数的super()调用。 第一个参数指的是子类Square,而第二个参数指的是Square对象,在这种情况下,它是self。 您也可以使用其他类调用super():

  

  在此示例中,您将Square设置为super()的子类参数,而不是Cube。 这导致super()开始在实例层次结构中的Square上方的一个级别搜索匹配方法(在本例中为.area()方法),在本例中为Rectangle类。

  在此特定示例中,行为不会更改。 但想象一下Square还实现了一个你想要确保Cube不使用的.area()方法。 以这种方式调用super()可以让你这样做。

  注意:虽然为了探索它在内部的工作方式,我们正在对super()的参数进行大量的调整,但要注意不要经常这样做。

  对于大多数用例,建议使用对super()的无参数调用,并且需要定期更改搜索层次结构可能表明更大的设计问题。

  第二个参数怎么样?请记住,这是一个对象,它是用作第一个参数的类的实例。例如,isinstance(Cube,Square)必须返回True。

  通过包含实例化对象,super()返回一个绑定方法:绑定到对象的方法,用来为方法提供对象的上下文,例如任何实例属性。如果未包含此参数,则返回的方法只是一个函数,与对象的上下文无关。

  有关绑定方法,未绑定方法和函数的更多信息,请阅读其描述符系统上的Python文档。

  注意:从技术上讲,super()不返回方法。它返回一个代理对象。这是一个对象,它将调用正确的类方法,而不需要另外创建一个对象。

  多重继承中的super()

  现在您已经看过了单继承的概述以及super()和单继承的一些示例,您将进一步了解多重继承的概述和一些示例,这些示例将演示多继承如何工作以及super()如何启用该功能。

  多重继承概述

  还有另一个用例,其中super()确实有用,而且这个用例并不像单个继承场景那样常见。 除了单继承之外,Python还支持多继承,其中子类可以从多个不必继承的超类(也称为兄弟类)继承。

  我是一个非常直观的人,我发现图表对于理解这样的概念非常有帮助。 下图显示了一个非常简单的多继承方案,其中一个类继承自两个不相关(兄弟)的超类:

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  为了更好地说明多重继承的实际应用,下面是一些代码供您动手实践,展示如何从三角形和正方形构建一个右金字塔(带有方形底座的金字塔):

  

  注意:术语“倾斜高度”可能不熟悉,特别是如果你已经使用几何类或编写金字塔类已经有一段时间了。

  倾斜高度是从物体底部中心(如金字塔)到其面部到该物体顶部的高度。您可以在WolframMathWorld上阅读更多关于倾斜高度的信息。

  此示例声明了一个Triangle类和一个继承Square和Triangle的RightPyramid类。

  您将看到另一个使用super()的.area()方法,就像在单继承中一样,目的是用到在Rectangle类中一直定义的.perimeter()和.area()方法。

  注意:您可能会注意到上面的代码尚未使用Triangle类中的任何继承属性。后面的例子将充分利用Triangle和Square的继承。

  但问题是两个超类(Triangle和Square)都定义了一个.area()。花一点时间思考在RightPyramid上调用.area()时会发生什么,然后尝试调用它,如下所示:

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  您是否猜测Python会尝试调用Triangle.area()? 这是因为所谓的方法解析顺序在起作用。

  注意:我们怎么注意到Triangle.area()被调用了,而不是像我们希望的那样,Square.area()? 如果查看回溯的最后一行(在AttributeError之前),您将看到对特定代码行的引用:

  

  您可以将几何类中的这个方法认为是三角形面积公式。 或者,如果你像我一样,你可能已经滚动到Triangle和Rectangle类定义,并在Triangle.area()中看到了相同的代码。

  方法解析顺序

  方法解析顺序(或MRO)告诉Python如何搜索继承的方法。 当你使用super()时,这会派上用场,因为MRO会告诉你Python将使用super()以及以什么顺序调用的方法。

  每个类都有一个.__ mro__属性,允许我们检查顺序,所以让我们这样做:

  

  这告诉我们首先在Rightpyramid中搜索方法,然后在Triangle中搜索,然后在Square中搜索,然后在Rectangle中搜索,然后,如果没有找到,则在对象中搜索。

  这里的问题是解释器在Square和Rectangle之前在Triangle中搜索.area(),并且在Triangle中找到.area()时,Python会调用它而不是你想要的那个。 因为Triangle.area()期望有.height和.base属性,所以Python会抛出AttributeError。

  幸运的是,您可以控制MRO的构建方式。 只需更改RightPyramid类的签名,即可按所需顺序进行搜索,方法将正确解析:

  

  请注意,RightPyramid使用Square类中的.__ init __()进行部分初始化。 这允许.area()在对象上使用.length,如设计的那样。

  现在,您可以构建金字塔类,检查MRO并计算表面积:

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  您可以看到MRO现在是您所期望的,并且您也可以检查金字塔的表面积,这要归功于.area()和.perimeter()。

  不过,这里仍然存在问题。为了简单起见,我在这个例子中故意设置了一些错误:第一个,可以说最重要的是,我有两个具有相同方法名称和签名的独立类。

  这会导致方法解析问题,因为将调用MRO列表中遇到的.area()的第一个实例。

  当您使用具有多重继承的super()时,必须设计您的类以进行协作。其中一点是确保您的方法是唯一的,以便通过签名确保方法是唯一的 - 无论是使用方法名称还是方法参数,在MRO中正确解析它们。

  在这种情况下,为了避免对代码进行彻底检查,可以将Triangle类的.area()方法重命名为.tri_area()。这样,area方法可以继续使用类属性而不是使用外部参数:

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  让我们继续在RightPyramid类中使用它:

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  这里的下一个问题是代码没有像Square对象那样的委托的Triangle对象,所以调用.area_2()会给我们一个AttributeError,因为.base和.height没有任何值。

  你需要做两件事来解决这个问题:

  使用super()调用的所有方法都需要调用其超类的该方法版本。 这意味着您需要将super().__ init __()添加到Triangle和Rectangle的.__ init __()方法中。

  重新设计所有.__ init __()调用以获取关键字字典。 请参阅下面的完整代码。

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  此代码中存在许多重要差异:

  kwargs在某些地方被修改(例如RightPyramid .__ init __()): 这将允许这些对象的用户仅使用对该特定对象有意义的参数来实例化它们。

  在**kwargs之前设置命名参数:你可以在RightPyramid .__ init __()中看到这个。 这具有从**kwargs字典中去除特定键的简洁效果,因此当它在MRO中最终进行到object时,**kwargs为空。

  注意:跟踪kwargs的状态在这里可能很棘手,所以这里是一个.__ init __()调用表,显示拥有该调用的类,以及该调用期间kwargs的内容:

  

  现在,当您使用这些更新的类时,您有:

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  起作用了! 您已经使用super()成功追溯复杂的类层次结构,同时使用继承和组合来创建具有最少重新实现的新类。

  多重继承替代方案

  如您所见,多重继承可能很有用,但也会导致非常复杂的情况和难以阅读的代码。 拥有整齐地从多个其他对象继承所有东西的对象也很少见。

  如果您发现自己开始使用多重继承和复杂的类层次结构,那么值得问问自己是否可以通过使用组合而不是继承来实现更清晰,更易于理解的代码。

  通过组合,您可以从一个称为mixin的专用简单类中为您的类添加非常特定的功能。

  由于本文主要关注继承,因此我不会详细介绍组合以及如何在Python中使用它,但这里有一个使用VolumeMixin为我们的3D对象提供特定功能的简短示例 - 在这种情况下,是一个体积计算:

  

  在这个例子中,代码被重新设计为包含一个名为VolumeMixin的mixin。 然后,Cube使用mixin并使Cube能够计算其体积,如下所示:

  成都python培训:使用Python Super()为类提供继承支持

  这个mixin可以在任何需要计算体积的类中以相同的方式使用,并且公式area*height返回正确的结果。

  super()回顾

  在本教程中,您学习了如何使用super()为类增加继承。 您的学习之旅从单继承的回顾开始,然后展示了如何使用super()轻松调用超类方法。

  然后,您了解了多重继承如何在Python中工作,以及将super()与多重继承相结合的技术。您还了解了Python如何使用方法解析顺序(MRO)解析方法调用,以及如何检查和修改MRO以确保在适当的时间调用适当的方法。

  有关Python中面向对象编程和使用super()的更多信息,请查看以下资源:

  官方的super()文档

  由Raymond Hettinger写的Python的super()真的超赞

  Python中面向对象的编程3

(责任编辑:范老师)
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