Python super的用法

在Python中，super()是一个非常有用的内置函数，用于调用父类的方法。在面向对象编程中，继承是常用的概念，子类继承了父类的属性和方法，但有时子类可能需要扩展或重写继承的方法，同时又希望保留父类的功能。这时，super()函数就能很好地解决这个问题。

什么是super函数

super()是Python中的一个内置函数，用于调用父类的方法。它可以在子类中调用父类的方法，实现子类对父类方法的扩展或重写。通过super()函数，子类可以直接访问父类的属性和方法，而无需指定父类的名称。

super()函数的基本语法如下：

super().父类方法名

使用super函数调用父类的方法

我们先定义一个简单的父类Person，其中包含一个greet()方法，用于打印个人的问候语。

class Person:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def greet(self):
        print(f"Hello, I'm {self.name}.")

现在我们定义一个子类Student，继承自父类Person。在子类中，我们可以通过super()函数调用父类的方法，并在此基础上扩展功能。

class Student(Person):
    def __init__(self, name, student_id):
        super().__init__(name)
        self.student_id = student_id

    def greet(self):
        super().greet()
        print(f"I'm a student with ID {self.student_id}. Nice to meet you!")

接下来，我们创建一个Student类的实例，并调用其greet()方法。

student = Student("Alice", "12345")
student.greet()

代码运行结果：

Hello, I'm Alice.
I'm a student with ID 12345. Nice to meet you!

从结果可以看出，super().greet()调用了父类Person的greet()方法，然后在子类中添加了额外的问候语。

使用super函数调用父类的属性

除了调用父类的方法，super()函数还能够访问父类的属性。在子类中，通过super()函数可以直接访问父类的属性，并进行操作或扩展。

现在我们对上述的Person和Student类进行扩展，为其添加一个title属性，表示学生或人员的头衔。

class Person:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.title = "person"

    def greet(self):
        print(f"Hello, I'm {self.name}. I'm a {self.title}.")

class Student(Person):
    def __init__(self, name, student_id):
        super().__init__(name)
        self.student_id = student_id
        self.title = "student"

在以上代码中，子类Student中通过super()函数访问了父类Person中的title属性，并进行了修改。

接下来，我们创建一个Student类的实例并访问其title属性。

student = Student("Alice", "12345")
print(student.title)

代码运行结果：

student

从结果可以看出，子类Student的title属性被成功地修改为了”student”。

super函数的多重继承

在多重继承的情况下，super()函数的使用可能会变得复杂。当一个子类继承自多个父类时，super()函数按照特定的顺序调用父类的方法。

考虑以下示例：

class A:
    def greet(self):
        print("Hello, I'm A.")

class B(A):
    def greet(self):
        super().greet()
        print("Hello, I'm B.")

class C(A):
    def greet(self):
        super().greet()
        print("Hello, I'm C.")

class D(B, C):
    def greet(self):
        super().greet()
        print("Hello, I'm D.")

在上述代码中，类D通过多重继承继承自类B和类C，而类B和类C都继承自类A。在类D中，我们使用super()函数调用不同的父类的greet()方法，并进行输出。

接下来，我们创建一个D类的实例，并调用其greet()方法。

d = D()
d.greet()

代码运行结果：

Hello, I'm A.
Hello, I'm C.
Hello, I'm B.
Hello, I'm D.

从结果可以看出，在多重继承的情况下，super()函数按照类继承顺序依次调用父类的方法。具体来说，在类D中的super().greet()首先调用类C的greet()方法，然后调用类B的greet()方法，最后调用类A的greet()方法。

解决菱形继承问题

在多重继承的情况下，经常会出现菱形继承问题（Diamond Inheritance），即一个子类继承自多个拥有共同父类的类。这种情况下，可能会导致父类的方法被多次调用，引发一些问题。

例如，我们定义以下几个类：

class A:
    def greet(self):
        print("Hello, I'm A.")

class B(A):
    def greet(self):
        super().greet()
        print("Hello, I'm B.")

class C(A):
    def greet(self):
        super().greet()
        print("Hello, I'm C.")

class D(B, C):
    pass

在以上代码中，类D继承自类B和类C，而类B和类C都继承自类A。

接下来，我们创建一个D类的实例，并调用其greet()方法。

d = D()
d.greet()

代码运行结果：

Hello, I'm A.
Hello, I'm C.
Hello, I'm B.

从结果可以看出，菱形继承问题导致类A的greet()方法被多次调用，可能会引发一些意想不到的问题。

为了解决菱形继承问题，可以使用super()函数结合方法解析顺序（Method Resolution Order，简称MRO）来调用父类的方法。Python使用C3线性化算法来计算MRO，保证在多重继承的情况下仍能正确调用父类的方法。

为了查看类的MRO，我们可以使用以下方式：

print(D.__mro__)

运行结果：

(<class '__main__.D'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>)

从结果可以看出，类D的MRO顺序为D -> B -> C -> A -> object。当调用super().greet()时，super()函数会按照这个顺序依次调用父类的方法。

通过使用super()函数结合MRO，可以有效地解决菱形继承问题。

总结

通过本文，我们了解了Python中super()函数的用法。super()函数能够帮助子类调用父类的方法和访问父类的属性，使得子类可以扩展或重写父类的功能，同时保留父类的行为。

在单继承的情况下，super()函数能够简单地调用父类的方法和属性。在多重继承的情况下，super()函数按照MRO顺序依次调用父类的方法，解决了菱形继承问题。

使用super()函数可以使代码更加清晰和可维护，提高了代码的重用性和可拓展性。熟练掌握super()函数的使用有助于编写更优雅的面向对象的代码。