【看不懂系列】之 python继承算法C3

MRO,method resolution order – 方法解析顺序
在python的官方文档中是这么解释的:方法解析顺序就是在查找成员时搜索全部基类所用的先后顺序
https://docs.python.org/zh-cn/3/glossary.html#term-method
https://www.python.org/download/releases/2.3/mro/

方法解析顺序主要用于在多继承时判断属性的路径(来自于哪个类)。

在python2.2版本中,算法基本思想是根据每个祖先类的继承结构,编译出一张列表,包括搜索到的类,按策略删除重复的。但是,在维护单调性方面失败过(顺序保存),所以从2.3版本,采用了新算法C3。

为什么采用C3算法

C3算法最早被提出是用于Lisp的,应用在Python中是为了解决原来基于深度优先搜索算法不满足本地优先级,和单调性的问题。
本地优先级:指声明时父类的顺序,比如C(A,B),如果访问C类对象属性时,应该根据声明顺序,优先查找A类,然后再查找B类。
单调性:如果在C的解析顺序中,A排在B的前面,那么在C的所有子类里,也必须满足这个顺序。

C3算法规则
Consider a class C in a multiple inheritance hierarchy, with C inheriting from the base classes B1, B2, … , BN. We want to compute the linearization L[C] of the class C. The rule is the following:
the linearization of C is the sum of C plus the merge of the linearizations of the parents and the list of the parents.

判断mro要先确定一个线性序列,然后查找路径由序列中类的顺序决定。所以C3算法就是生成一个线性序列。

如果继承至一个基类
class B(A)
这时B的mro序列为[B,A]

如果继承至多个基类
class B(A1,A2,A3 …)
这时B的mro序列 mro(B) = [B] + merge(mro(A1), mro(A2), mro(A3) …, [A1,A2,A3])

merge操作就是C3算法的核心

遍历执行merge操作的序列,如果一个序列的第一个元素,是其他序列中的第一个元素,或不在其他序列出现,则从所有执行merge操作序列中删除这个元素,合并到当前的mro中。
merge操作后的序列,继续执行merge操作,直到merge操作的序列为空。
如果merge操作的序列无法为空,则说明不合法。

例一:

>>> O = object
>>> class X(O): pass
>>> class Y(O): pass
>>> class A(X,Y): pass
>>> class B(Y,X): pass

-----------
|           |
|    O      |
|  /   \    |
 - X    Y  /
   |  / | /
   | /  |/
   A    B
   \   /
     ?

在上面代码中
mro(O) = [O] 这种对mro来说就没意义了,就是O本身
mro(X) = [Y, O]
mro(Y) = [X, O]
mro(A) = [A] + merge(mro(X), mro(Y), [X, Y])
= [A] + merge([X, O], [Y, O], [X, Y])
= [A, X, Y, O]
mro(B) = [B] + merge(mro(Y), mro(X),[Y, X])
= [B] + merge([Y, O], [X, O], [Y, X])
= [B, Y, X, O]
假如进一步N(A, B)会出现merge操作的序列无法为空,python2.3中错误提示:

Python 2.3 raises an exception in this situation (TypeError: MRO conflict among bases Y, X) forbidding the naive programmer from creating ambiguous hierarchies.

例二:
class A(O):pass
class B(O):pass
class C(O):pass
class E(A,B):pass
class F(B,C):pass
class G(E,F):pass

A、B、C都继承至一个基类,所以mro序列依次为[A,O]、[B,O]、[C,O]
mro(E) = [E] + merge(mro(A), mro(B), [A,B])
= [E] + merge([A,O], [B,O], [A,B])
执行merge操作的序列为[A,O]、[B,O]、[A,B]
A是序列[A,O]中的第一个元素,在序列[B,O]中不出现,在序列[A,B]中也是第一个元素,所以从执行merge操作的序列([A,O]、[B,O]、[A,B])中删除A,合并到当前mro,[E]中。
mro(E) = [E,A] + merge([O], [B,O], [B])
再执行merge操作,O是序列[O]中的第一个元素,但O在序列[B,O]中出现并且不是其中第一个元素。继续查看[B,O]的第一个元素B,B满足条件,所以从执行merge操作的序列中删除B,合并到[E, A]中。
mro(E) = [E,A,B] + merge([O], [O])
= [E,A,B,O]

发布了69 篇原创文章 · 获赞 2 · 访问量 2万+

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/hq8399/article/details/104176286