Python 繼承543 - Dboy Liao

相信寫OOP 的人對於繼承這個概念應該不陌生，Python 身為一個支援OOP 的語言，自然 ... class MiniHorse(Horse): def __init__(self, is_male, leg_length): super(). GetunlimitedaccessOpeninappHomeNotificationsListsStoriesWritePython繼承543相信寫OOP的人對於繼承這個概念應該不陌生，Python身為一個支援OOP的語言，自然也支援繼承。

由於Python2已經慢慢被淘汰，下面的例子會以Python3為準做說明。

Python繼承極簡介classEquus:def__init__(self,is_male):passdefrun(self):print(f'Irunatspeed{self.speed}')print(f'I\'m{self.gender}')classHorse(Equus):def__init__(self,is_male):print('Horseinit')self.speed=30self.gender='male'ifis_maleelse'female'self.is_horse=Truedefroar(self):print('Heehaw~')classDonkey(Equus):def__init__(self,is_female):print('Donkeyinit')self.speed=20self.gender='female'ifis_femaleelse'male'self.is_donkey=Truedefroar(self):print('Heehawheeheehaw~')這邊我們有兩個class，馬(Horse)與驢子(Donkey)，都是馬屬(Equus)，馬屬的東(ㄨˋ)西(ㄐㄧㄢˋ)都會跑(run)。

這邊我們可以看到我們利用繼承達到程式碼的復用，馬跟驢子共用了馬屬的runmethod，而馬跟驢有不同的叫聲(roar)。

到目前為止，相信身為Python工程師，應該都不陌生。

接著，讓我們聊聊super吧。

super的美麗與哀愁super美麗假設我們現在想寫個MiniHorse繼承Horse，並覆寫roar方法，但同時又想使用到Horse的roar，你可以這樣寫:classMiniHorse(Horse):def__init__(self,is_male,leg_length):super().__init__(is_male)self.leg_length=leg_lengthdefroar(self):super().roar()print('miniminimini')這邊是super的基本用法，分別在__init__裡用super去使用Horse。

或許會想，所以super就是Horse?這邊比較一下不用super的寫法:classMiniHorse(Horse):def__init__(self,is_male):Horse.__init__(self,is_male)self.leg_length=leg_lengthdefroar(self):Horse.roar(self)print('miniminimini')前者是所謂的boundmethod的呼叫方式，後者是用unboundmethod的呼叫方式，在這個例子裡兩者等價。

(有興趣的讀者再自行google吧，建議關鍵字有unbound、boundmethod與staticmethod)看看super的說明:所以說，super是一種type，用於建立super物件。

在第一種寫法裡，我們用super()建立一個bounded的superobject，因此可以使用Horse的物件方法。

這也是super最常見的用法，用於呼叫superclass的方法。

可是也可以不用super做到一樣的事，那到底要它幹嘛?多重繼承(multipleinheritance)要super幹嘛?想回答這個問題，就不得不聊聊Python的多重繼承。

這可是連Java都做不到的事呢!(Java必須使用interface)不過這邊先讓我賣個關子，讓我用roar來體現super的用途。

之後會回頭講講__init__，會有趣很多。

讓我們稍稍改寫一下上面的範例classEquus:def__init__(self,is_male):passdefrun(self):print(f'Irunatspeed{self.speed}')print(f'I\'m{self.gender}')defroar(self):print('Equusroars')classHorse(Equus):def__init__(self,is_male):print('Horseinit')self.speed=30self.gender='male'ifis_maleelse'female'self.is_horse=Truedefroar(self):print('Horse:Heehaw~')super().roar()classDonkey(Equus):def__init__(self,is_female):print('Donkeyinit')self.speed=20self.gender='female'ifis_femaleelse'male'self.is_donkey=Truedefroar(self):print('Donkey:Heehawheeheehaw~')super().roar()有發現我改了什麼嗎？(=w=)b接著，我們使用多重繼承實作騾子(Mule):classMule(Horse,Donkey):def__init__(self,is_male):print('Muleinit')super().__init__(is_male)defroar(self):print('Mule:Muuuuleee~~~')super().roar()騾子是馬跟驢的混種，我們希望牠的行為可以混雜著兩者個特性。

執行的結果:有沒有覺得哪裡怪怪的?提示:init很好，這個騾子叫的方式果然如我們所希望的，同時混雜著馬跟驢的叫聲。

這個結果簡單的流程可以想成這樣:Mule.roar被呼叫，print('Mule:...')被執行Mule.roar中的super().roar()被執行，Horse.roar被呼叫，print('Horse:...')被執行同理，Donkey.roar也被執行(因為Horse.roar裡的super最後Equus的roar被呼叫看到3你或許會覺得奇怪，為什麼在Donkey的roar裡的super在這個時候變成Horse了?Donkey的superclass不是應該是Equus嗎?MROandC3Linearization嚴格來說，說super()是用來使用superclass的方法並不是一個正確的說法。

比較正確的說法應該是它會建立一個使用mro中下一個type的boundedproxyobject。

(WTF...)沒關係，一個一個來。

首先是mro。

呼叫Mule.mro，你應該會看到:Mule.mro的說明:簡單的說，mro是在多重繼承的時候，決定該使用哪一個parentclass的method的搜尋路徑。

而這個路徑，是由C3Linearization這個演算法所決定。

隨便google一下就會有一堆C3Linearization的說明，這邊就不贅述了。

以這邊的Mule來說，因為是宣告成classMule(Horse,Donkey):...，所以mro中，Mule之後先是Horse，再來是Donkey。

所以整個Mule.roar被呼叫時的super被bound成Horse，所以這時候的super().roar會是Horse的instancemethodcall；然後在Horse.roar裡super再次被呼叫，建立了Donkey的boundproxyobject，所以這時的super().roar會變成Donkey.roar的instancemethodcall；最後，Donkey.roar裡的super就被proxy到Equus去了。

這就是Python使用super實現多重繼承的方式。

所以說，在Python的多重繼承裡，class繼承的順序是會影響結果的。

如果我們把Mule改寫成:classMule2(Donkey,Horse):def__init__(self,is_male):print('Muleinit')super().__init__(is_male)defroar(self):print('Mule:Muuuuleee~~~')super().roar()執行結果:現在應該不難理解為什麼roar的執行結果是這樣了吧。

看起來super還真是super有用啊，能有什麼問題呢我說?super麻煩:__init__(?)讓我們考慮下面這個函數吧:deffeed_horse(horse):try:ifhorse.is_horse:horse.speed+=1else:horse.speed-=3except:horse.speed-=5deffeed_donkey(donkey):try:ifdonkey.is_donkey:donkey.speed+=1else:donkey.speed-=3except:donkey.speed-=5簡單的說，如果分別把馬跟驢丟進個別的函數裡，馬跟驢會被餵草，會跑得比較快，反之就會被操到爆，速度大減。

所以說，既是馬也是驢的騾子，應該不管怎樣都會加速囉?結果不盡人意:眼尖的人應該已經發現Mule.__init__的不尋常之處，Donkey.__init__並沒有被呼叫到。

為什麼呢?理解了super的運作原理與mro，這個疑問也不難回答，原因就出在我們只在Mule.__init__中使用super而沒有在Horse.__init__裡呼叫super。

所以，Mule.__init__中的super成功呼叫了Horse.__init__，但因為Horse.__init__裡沒有super，所以Donkey.__init__就沒有被呼叫到了，__init__在這mro中就斷掉了。

要修改也不困難，修改完的code會長這樣:classEquus:def__init__(self,is_male):passdefrun(self):print(f'Irunatspeed{self.speed}')print(f'I\'m{self.gender}')defroar(self):print('Equusroars')classHorse(Equus):def__init__(self,is_male):print('Horseinit')self.speed=30self.gender='male'ifis_maleelse'female'self.is_horse=Truesuper().__init__(is_male)defroar(self):print('Horse:Heehaw~')super().roar()classDonkey(Equus):def__init__(self,is_female):print('Donkeyinit')self.speed=20self.gender='female'ifis_femaleelse'male'self.is_donkey=Truesuper().__init__(is_female)defroar(self):print('Donkey:Heehawheeheehaw~')super().roar()classMule(Horse,Donkey):def__init__(self,is_male):print('Muleinit')super().__init__(is_male)defroar(self):print('Mule:Muuuuleee~~~')super().roar()classMule2(Donkey,Horse):def__init__(self,is_male):print('Mule2init')super().__init__(is_male)defroar(self):print('Mule2:Muuuuleee~~~')super().roar()執行看看:嗯，看來終於正常了。

但又有怪事….不對啊，is_male明明是True啊，為什麼會變female了?一樣，也是跟super與mro有關，但這次是出在Donkey.__init__。

現在你應該不難理解Mule.__init__最後會呼叫Donkey.__init__了吧。

所以說，當Mule.__init__被呼叫時，is_male會被pass給Donkey.__init__的is_female，這就是你的騾子性別錯亂的原因。

這邊點出了多重繼承裡使用super的幾個問題，我簡單列舉如下:因為你要讓所有的物件都被正確地初始化，你必須在所有的children與parentclasses都使用super().__init__由於mro的關係，所有的__init__都必須要有一樣的signature。

第2點呼應了我為什麼必須把Equus的__init__寫得跟Horse還有Donkeyㄧ樣，明明它什麼都沒做，但我還是必須要寫下它。

(你可以試著拿掉它或改寫它，看看會發生什麼事:p)嗯….看起來很麻煩，那有沒有不用super又能正確初始化物件的方法?開玩笑，我們可是在寫自由的Python耶，當然有辦法。

以我們的例子來說，可以這樣寫:classEquus:defrun(self):print(f'Irunatspeed{self.speed}')print(f'I\'m{self.gender}')defroar(self):print('Equusroars')classHorse(Equus):def__init__(self,is_male):print('Horseinit')self.speed=30self.gender='male'ifis_maleelse'female'self.is_horse=Truedefroar(self):print('Horse:Heehaw~')super().roar()classDonkey(Equus):def__init__(self,is_female):print('Donkeyinit')self.speed=20self.gender='female'ifis_femaleelse'male'self.is_donkey=Truedefroar(self):print('Donkey:Heehawheeheehaw~')super().roar()classMule(Horse,Donkey):def__init__(self,is_male):print('Muleinit')Horse.__init__(self,is_male)Donkey.__init__(self,notis_male)defroar(self):print('Mule:Muuuuleee~~~')super().roar()classMule2(Donkey,Horse):def__init__(self,is_male):print('Mule2init')Donkey.__init__(self,notis_male)Horse.__init__(self,is_male)defroar(self):print('Mule2:Muuuuleee~~~')super().roar()執行結果:但這也有代價，為此你所有的__init__必須是idenpotent。

白話就是說，不管呼叫一次還是呼叫兩次、先呼叫還是後呼叫，最後物件的狀態應該要ㄧ樣。

但很不幸的是，在我們的例子裡，並沒有滿足這個條件，Mule物件的起始速度speed會受到先呼叫Horse還是Donkey的影響。

這在有用super的版本也是ㄧ樣，Mule2跟Mule的起始速度也是不同，儘管概念上來說，對我們來說都是騾子。

所以….我們到底該怎麼用多重繼承啊?MixinPatternsuper與多重繼承還是有一起用還不錯的case的。

但老實說我如果繼續編例子下去，應該是很難說服人的，不如就看看實際的例子吧!這裡我舉的例子是scikit-learn裡用到的MixinPattern:MixinclassesinsklearnPartialLeastSquareandCanonicalCorrelationAnalysis.看這些例子時，可以注意以下幾點:為什麼MixinTypes裡都沒有實作__init__?PLS裡的__init__如果用到super，那它會是誰?CCA裡用super就不會有問題嗎?為什麼?希望現在大家都可以順順地回答這些問題。

總結在我學習Python的過程中，我發現super的運作原理與使用時機一直很困擾者我，甚至一度我還認為super沒有存在的必要。

最後事實證明，Python的coredevelopers比我聰明非常非常多XD直到看到sklearn的sourcecode，綜合之前研究super的結果，我才開始能夠理解為什麼sklearn的設計會是這樣，也算是看到多重繼承的實際運用。

很久以前研究的，以當時的理解與印象寫了這一篇，沒特別去對新版的Python做交叉比對，所以如果有說錯的地方就請大家多多指教囉。

Python繼承543，到此結束。

HappyPythonprogramming!Update(2021–03–04)不少朋友有看這篇，然後討論規避super跟__init__問題的方法，所以我想說更新一下我一些想法在這裡。

基本上來說，我想在多重繼承下，super所產生的問題可以被歸納成：所有繼承樹上的類別，若有重複定義的method，則這些method必須要有一樣的signature(除非不同signature是刻意且預期內的，但就是你自己要搞清楚整個callingstack)。

那知道這件事情之後，其實具體來說有幫助的，其實是在你需要實作自己的library或framework時會需要考慮的，一方面也能用來檢視你的設計有沒有問題。

再來也可以看出一些opensourceproject的設計有沒有問題就是了XD參考資料BlogpostbyGaëlPegliascoC3-Linearization:WikiMorefromDboyLiaoFollowCodeWriter,MathEnthusiastandDataScientist,yet.Lovepodcastsoraudiobooks?Learnonthegowithournewapp.TryKnowableAboutHelpTermsPrivacyGettheMediumappGetstartedDboyLiao436FollowersCodeWriter,MathEnthusiastandDataScientist,yet.FollowHelpStatusWritersBlogCareersPrivacyTermsAboutKnowable