揭开Python super()的真面目

蔡坨坨2022-10-122023-01-24

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你好，我是测试蔡坨坨。

今天，我们来介绍一下Python中的super()。

相信大多数人对super()的使用可能就是有一个class，比如Boy，然后继承另外一个class，比如Person，然后在Boy里面，也就是它的子类__init__函数里面用super().__init__()来调用它父类的初始化函数。可能这个就是很多人掌握super()的全部知识了，所以这篇文章争取让大家更加详细和深入的了解一下super这个东西。

from objprint import op


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


class Boy(Person):
    def __init__(self, name):
        super().__init__(name)
        self.gender = "boy"


if __name__ == '__main__':
    b = Boy("测试蔡坨坨")
    op(b)

首先介绍一个冷知识，很多人会告诉你super是一个方法或者是一个函数，甚至还有人说super是一个关键字，其实都不是，实际上super是一个正儿八经的class，我们可以通过type(super)得知它是一个class，从源码中也可以看出，它是一个内置类的名字，super()并不是调用了一个函数，而是建立了一个super的对象。

尽管我们更常用的形式是super()，括号里面什么都没有，但是super的完整版它的里面应该是有两个参数的，第一个参数是一个type，也就是一个class，而第二个参数是一个type或者是一个object，其中第二个参数决定了这个函数bind到哪一个object或者class上，同时第二个参数决定了使用哪个MRO（所谓的MRO，就是方法解析顺序(Method Resolution Order)），而第一个参数决定了在MRO链上从哪个class开始往后找，这么说比较抽象，我们把它实例化一下就是super(Boy, self).__init__(name)等价于super().__init__(name)。

那么这个super(Boy, self)做了什么事呢，首先它要从self这个object里面拿到MRO，这里的self的MRO就是Boy - Person - object，然后它会找到第一个argument，也就是Boy在MRO里所处的位置，在当前情况下，Boy就是最开始的那个，接下来它会从Boy后面的那个class开始找，那它第一个找到的就是Person，然后它就看Person里面有没有__init__这个函数，发现有__init__函数，然后它再把这个__init__函数给bind到self上，这里可以理解为Person的__init__函数传进去的这个self就是super里面的self，也就是说super(Boy, self).__init__(name)等价于Person.__init__(self, name)。

那么我们为什么不直接使用Person.__init__(self, name)，主要有以下几个原因：

未来有可能改变基类的名字，甚至会改变继承的方式，比如未来我们把这个class Person改名为Human，这个情况下如果我用super，它就什么都不用管，因为它会自动追随着这个MRO，找到正确的class，但是如果用这种命名的class的话，就需要全部修改，这样更容易引入错误。
super其实是动态的，它会根据self的MRO进行寻找，而self也就是传进来的这个argument它本身是动态的，也就是说同样一个函数里面，用super在不改变这个函数的情况下，有可能拿到不同的class。这个我们后面细讲。

from objprint import op


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


class Boy(Person):
    def __init__(self, name):
        # super().__init__(name)
        # super(Boy, self).__init__(name)
        Person.__init__(self, name)
        self.gender = "boy"


if __name__ == '__main__':
    b = Boy("测试蔡坨坨")
    op(b)

"""
<Boy 0x22f89bdb820
  .gender = 'boy',
  .name = '测试蔡坨坨'
>
"""

我们又给这段代码增加一层继承的层级，Person也属于Animal，而所有Animal都有年龄age。

super(Boy, self).__init__(age, name)就会正常的初始化所有的东西，它会调Person的__init__，然后Person的__init__会调Animal的__init__，最后就完成了Boy。

class Animal:
    def __init__(self, age):
        self.age = age


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


class Boy(Person):
    def __init__(self, age, name):
        # super().__init__(name)
        # super(Boy, self).__init__(age, name)
        # super(Person, self).__init__(age, name)
        super(Person, self).__init__(age)
        # Person.__init__(self, name)
        self.gender = "boy"


if __name__ == '__main__':
    b = Boy(18, "测试蔡坨坨")
    op(b)

如果把super(Boy, self).__init__(age, name)改成super(Person, self).__init__(age, name)，它就会报错，因为当我们使用super(Person, self)的时候self的MRO链是Boy - Person - Animal - object，第一个argument由于是Person，所以它会从Person后面的那个class，也就是Animal开始找，Animal是有__init__函数的，但是Animal的__init__函数只有一个age，所以当我们传入age、name的时候就错了。

如果我们只传进入age的话，就不会报错，就初始化了一个只有age和gender的Boy object。因为我们跳过了Person的__init__函数。

举这个例子是想跟大家说明super的这两个argument，也就是第一个type和第二个type或者object分别决定了什么。第二个是决定使用这个函数的对象和MRO，而第一个只决定了在MRO这个链上从哪开始找。

super的完全体形态大家一定要记住，因为你只有理解了它的完全体形态，你才会在任何时刻都知道它到底在干什么，比如说super(Boy, b).__init__(20, "蔡坨坨")就可以把这个b object给完整的初始化，你会发现super这个东西并不是只能在class里面使用，它可以在任何地方使用，只要给定第二个参数object或者class，再给定第一个参数从哪开始找，就能使用它的函数。这里就是从b这个object的MRO上，寻找Boy后面开始的__init__函数，这样实际上就找到了Person的__init__函数，然后再用Person的__init__函数对b这个object做初始化。

from objprint import op

class Animal:
    def __init__(self, age):
        self.age = age

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

class Boy(Person):
    def __init__(self, age, name):
        # super().__init__(name)
        # super(Boy, self).__init__(age, name)
        # super(Person, self).__init__(age, name)
        super(Person, self).__init__(age)
        # Person.__init__(self, name)
        self.gender = "boy"

if __name__ == '__main__':
    b = Boy(18, "测试蔡坨坨")
    super(Boy, b).__init__(20, "蔡坨坨")
    op(b)

"""
<Boy 0x1da117dbdc0
  .age = 20,
  .gender = 'boy',
  .name = '蔡坨坨'
>
"""

我们再往下讲，super的两个参数都是可选参数，当你只给super一个参数的时候，它返回的是一个unbound object，你需要把它bind到一个别的object上才能正确的使用，这个用法相对罕见，一般是比较进阶的编程才会用得到。

那我们平时接触到的最常见的用法其实就是super()，括号里面什么都不给，这种用法是必须要在class的definition里面进行的，因为super用了一些Python的黑魔法做了两件事，第一它会寻找自己是在哪个class里面被定义的，然后把这个class放到它的第一个参数里面，第二它会寻找自己是在哪个函数里面被定义的，然后把这个函数的第一个argument放到它的第二个参数里面，而在当前情况下super()就等价于super(Boy, self)，因为它是在Boy这个class里面被定义的，__init__这个函数第一个argument是self。这里就只要记住这个关系就可以啦，至于什么是黑魔法，由于时间关系，今天我们就不去做具体分析。

我们在上面留了一个悬念，我们说super这个东西由于Python dynamic的特性，同样的函数定义，在针对不同的object的时候，会产生不同的效果，在这里举个栗子：

我们看以下的代码非常简单，class A有一个函数say，然后就是打印A，B继承A，B的say函数就是super().say()，然后M继承B，M的say函数也是super().say()，那我们建立了一个m的object，然后用m.say()，这里就非常直观，M找到B的say，然后B再找到A的say，最后打印了一个A。

class A:
    def say(self):
        print("A")


class B(A):
    def say(self):
        super().say()


class M(B):
    def say(self):
        super().say()


m = M()
m.say()

# A

我们在MBA完全没有改变的情况下，我们引入一个新的class C，C继承A，C也有一个say函数，这个say函数打印print(“C”)，接下来让我们的class M在继承B的同时还继承C，现在的MRO应该是（M）BCA，也就是当M调用super.say()的时候，调用的应该是class B这个say函数，理论上应该打印A，但是实际上并没有打印A，而是打印C，甚至可以把M里面的super().say()改成B.say(self)，显性地调用它的基类B的say函数，可以看到结果依然是打印C。

这个时候你就会发现一个非常神奇的事情了，就是B这个class本身跟C没有任何关系，它继承的是A，然而在这个class里面用super却找到C的函数。原因是因为class B里面的super()等价于super(B, self)，而寻找方法的顺序是有self的MRO决定的，这个self是一个M object，因此在寻找的时候B后面紧跟着的是C而不是A，这也就出现了在class B里面使用super调用的却不是一个class的父类的函数这种情况。

class A:
    def say(self):
        print("A")


class B(A):
    def say(self):
        super(B, self).say()


class C(A):
    def say(self):
        print("C")


class M(B, C):
    def say(self):
        # super().say()
        B.say(self)


m = M()
m.say()