python多重继承新算法C3介绍
mro即methodresolutionorder(方法解释顺序),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
判断mro要先确定一个线性序列,然后查找路径由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:
classB(A)
这时B的mro序列为[B,A]
如果继承至多个基类
classB(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。
例子:
classA(O):pass classB(O):pass classC(O):pass classE(A,B):pass classF(B,C):pass classG(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]
实现C3算法的代码
#-*-encoding:GBK-*-# defmro_C3(*cls): iflen(cls)==1: ifnotcls[0].__bases__: return cls else: returncls+mro_C3(*cls[0].__bases__) else: seqs=[list(mro_C3(C))forCincls]+[list(cls)] res=[] whileTrue: non_empty=list(filter(None,seqs)) ifnotnon_empty: returntuple(res) forseqinnon_empty: candidate=seq[0] not_head=[sforsinnon_emptyifcandidateins[1:]] ifnot_head: candidate=None else: break ifnotcandidate: raiseTypeError("inconsistenthierarchy,noC3MROispossible") res.append(candidate) forseqinnon_empty: ifseq[0]==candidate: delseq[0]