Python 中的方法解析顺序（MRO）

在 Python 中，MRO（Method Resolution Order，方法解析顺序）是指类继承体系中，Python 如何确定在调用方法时的解析顺序。MRO 决定了在多继承环境下，Python 如何寻找方法或属性，即它会根据一定规则从父类中查找方法或属性，避免重复继承带来的歧义。

1. MRO 介绍

在 Python 中，类可通过多继承（即从多个父类继承）来获得不同父类的功能。为了避免由于多继承带来的冲突和不确定性，Python 使用了 MRO 来确定方法调用的顺序。

从 Python 2.3 [1]开始，Python 使用 C3 线性化算法 来决定类的 MRO。Python 的继承系统遵循该算法，这使得继承路径清晰且无二义性。

2. MRO 计算步骤

（1）MRO 计算步骤

• 从当前类开始，将当前类添加到 MRO 列表的末尾。
• 遍历当前类的基类列表。
• 对于每个基类，如果它还没有被添加到 MRO 列表中，将其添加到 MRO 列表的末尾，并递归地重复步骤 2。
• 如果基类列表为空，则结束。

（2）查看类的 MRO

在 Python 中，可通过 __mro__ 属性或内置的 mro() 方法来查看类的 MRO。如下所示：

class A:def foo(self):print("A")class B(A):def foo(self):print("B")class C(A):def foo(self):print("C")class D(B, C):pass# 查看类 D 的 MRO
print(D.__mro__)
# 或者
print(D.mro())

输出结果显示 D 类的 MRO 顺序：

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

这个 MRO 表示 Python 将首先在 D 类中查找方法，如果没有找到，再去 B 类，然后是 C 类，接着是 A 类，最后是 object 类。

3. C3 线性化算法

（1）算法特性

• 单调性：MRO 列表在继承过程中是单调的，这意味着一旦一个类被添加到 MRO 中，它就不会再被添加到后面的类中。
• 非循环性：MRO 列表不会包含任何循环。
• 保持子类顺序：如果一个类 B 继承自类 A 和类 C，那么 A 应该在 C 之前出现在 MRO 中。

（2）简单示例

假设有以下类继承关系，如下所示：

class A:passclass B(A):passclass C(A):passclass D(B, C):pass

MRO 计算过程，如下所示：

• D 类的直接父类是 B 和 C，因此 MRO 将从这两个类开始。为了保证类 B 在类 C 之前解析（因为 B 在 D 类的声明中出现在前面），MRO 按顺序选择 B 和 C。
• 然后，MRO 会解析 B 和 C 各自的父类 A，确保 A 只出现一次，且在 B 和 C 之后。
• 最后，所有类都继承自 object 类。

这样最终 MRO 为 [D, B, C, A, object]。

4. super() 函数与 MRO

在多继承中，super() 函数使用 MRO 来决定调用顺序。super() 会沿着 MRO 顺序依次调用下一个类的方法。如下所示：

class A:def foo(self):print("A")class B(A):def foo(self):super().foo()print("B")class C(A):def foo(self):super().foo()print("C")class D(B, C):def foo(self):super().foo()print("D")d = D()
d.foo()

这里 super() 将沿着 D 类的 MRO 顺序调用 foo() 方法。输出结果为：

A
C
B
D

这表明 Python 沿着 MRO 的顺序依次调用了 A -> C -> B -> D。简单理解，foo() 方法执行顺序与 D 类的 MRO 顺序相反。

5. MRO 解决的问题

（1）避免菱形继承问题

在多重继承中，如果不同的父类继承自同一个祖先类，MRO 确保这个祖先类的方法只会调用一次。

（2）保证方法查找的有序性

MRO 保证了在多继承中有明确的解析顺序，不会出现不确定性或冲突。

MRO 是 Python 中一个复杂但重要的概念，它通过 C3 线性化算法计算出一个类的所有基类的有序列表，这个列表决定了方法或属性在多重继承中的查找顺序。理解 MRO 有助于编写更清晰、更健壮的 Python 代码。

参考文献

[1] The Python 2.3 Method Resolution Order：https://www.python.org/download/releases/2.3/mro/

[2] Make MRO topological sorted：https://discuss.python.org/t/make-mro-topological-sorted/32300

NLP工程化(星球号)