Наследование. Функция super() и делегирование

Курс по Python ООП: https://stepik.org/a/116336

Мы продолжаем изучение темы «наследование». Это занятие я начну с простой, но важной терминологии. Сморите, если у нас имеется некий базовый класс Geom и мы создаем дочерний класс Line, в котором дополнительно прописан метод draw(), то это называется расширением (extended) базового класса:

class Geom:
    name = 'Geom'
 
 
class Line(Geom):
    def draw(self):
        print("Рисование линии")

Как правило, дочерние создаются именно для расширения функциональности базовых классов. Однако, если в классе Geom также прописать метод draw():

class Geom:
    name = 'Geom'
 
    def draw(self):
        print("Рисование примитива")

то теперь класс Line лишь переопределяет (overriding) поведение базового класса, не меняя его принцип функционирования. Поэтому, когда говорят о расширении, то подразумевают добавление новых атрибутов в дочерних классах, а при переопределении (обычно методов) – изменение поведения уже существующего функционала.

Функция super() и делегирование

Давайте теперь пропишем инициализатор в базовом классе Geom (метод draw уберем):

class Geom:
    name = 'Geom'
 
    def __init__(self):
        print("инициализатор Geom")

А ниже создадим экземпляр класса Line:

l = Line()

После запуска программы увидим ожидаемое поведение – был автоматически вызван инициализатор базового класса. В действительности, здесь происходит следующая последовательность вызовов магических методов. Сначала вызывается __call__(), который, в свою очередь, последовательно вызывает метод __new__() для создания экземпляра класса, а затем, метод __init__() для его инициализации. Так вот, все эти методы вызываются из дочернего класса Line. Если какой-либо из них не находится, то поиск продолжается в родительских классах в порядке иерархии наследования. Например, метод __new__() в данном случае будет взят из метакласса type, который неявно вызывается при создании классов (подробнее о метаклассах мы еще будем говорить). А вот метод __init__() мы прописали в классе Geom, поэтому будет вызван именно он. Причем, параметр self в этом методе будет ссылаться на созданный объект класса Line. Об этом мы с вами уже говорили и это следует помнить. Параметр self в методах класса всегда ссылается на объект, из которого метод был вызван.

Отлично, я думаю в целом схема вызова методов в момент создания экземпляров классов, понятна. И в соответствии с ней, если мы определим инициализатор в классе Line, то именно он и должен вызваться. Давайте это сделаем:

class Line(Geom):
    def __init__(self):
        print("инициализатор Line")
 
    def draw(self):
        print("Рисование линии")

Запустим программу и теперь видим, что действительно, вызывается именно метод __init__ класса Line. Я перепишу его со следующими параметрами:

    def __init__(self, x1, y1, x2, y2):
        self.x1 = x1
        self.y1 = y1
        self.x2 = x2
        self.y2 = y2

Это координаты начала и конца линии на плоскости. Соответственно, при создании объектов этого класса, мы теперь должны передавать аргументы:

l = Line(0, 0, 10, 20)

Все работает и никаких проблем у нас нет. Но, давайте теперь добавим еще один класс Rect для прямоугольников:

class Rect(Geom):
    def __init__(self, x1, y1, x2, y2, fill=None):
        self.x1 = x1
        self.y1 = y1
        self.x2 = x2
        self.y2 = y2
        self.fill = fill
 
    def draw(self):
        print("Рисование прямоугольника")

Смотрите, у нас получилось дублирование кода. Это очень нехорошо. Но мы знаем, как это можно поправить. Давайте общее этих методов вынесем в базовый класс Geom:

class Geom:
    name = 'Geom'
 
    def __init__(self, x1, y1, x2, y2):
        print(f"инициализатор Geom для {self.__class__}")
        self.x1 = x1
        self.y1 = y1
        self.x2 = x2
        self.y2 = y2

В дочернем классе Line уберем инициализатор, т.к. он полностью повторяется в Geom, а класс Rect запишем в виде:

class Rect(Geom):
    def __init__(self, x1, y1, x2, y2, fill=None):
        print("инициализатор Rect")
        self.fill = fill
 
    def draw(self):
        print("Рисование прямоугольника")

Ниже создадим экземпляры обоих классов:

l = Line(0, 0, 10, 20)
r = Rect(1, 2, 3, 4)

После запуска увидим следующее:

инициализатор Geom для <class '__main__.Line'>
инициализатор Rect

О чем это говорит? Для класса Line был вызван инициализатор в базовом классе Geom, а для класса Rect не вызывался – только инициализатор самого класса. И это логично, так как метод __init__() был найден в Rect и дальше цепочка поиска не продолжалась. Но нам же нужно при создании примитивов также вызывать инициализатор и базового класса Geom. Как это сделать? Конечно, мы могли бы явно указать имя базового класса Geom и вызвать через него магический метод __init__() в инициализаторе класса Rect:

    def __init__(self, x1, y1, x2, y2, fill=None):
        Geom.__init__(self, x1, y1, x2, y2)
        print("инициализатор Rect")
        self.fill = fill

Но явно указывать имена базовых классов не лучшая практика, так как имена и иерархия наследования могут меняться. Поэтому в Python для обращения к базовому классу используется специальная функция super():

    def __init__(self, x1, y1, x2, y2, fill=None):
        super().__init__(x1, y1, x2, y2)
        print("инициализатор Rect")
        self.fill = fill

Она возвращает ссылку на, так называемый, объект-посредник, через который происходит вызов методов базового класса.

Теперь, при запуске программы мы видим, что был вызван инициализатор сначала класса Geom, а затем, для Rect. Такое обращение к переопределенным методам базового класса с помощью функции super() называется делегированием. То есть, мы делегировали вызов инициализатора класса Geom, чтобы он создал в нашем объекте локальные свойства с координатами углов прямоугольника. Причем, вызов метода __init__() базового класса лучше делать в первой же строчке, чтобы он случайно не переопределял какие-либо локальные свойство в дочернем классе. Например, если в базовом __init__() дополнительно прописать:

    def __init__(self, x1, y1, x2, y2):
        print(f"инициализатор Geom для {self.__class__}")
        self.x1 = x1
        self.y1 = y1
        self.x2 = x2
        self.y2 = y2
        self.fill = 0

А в дочернем его вызвать в последнюю очередь:

class Rect(Geom):
    def __init__(self, x1, y1, x2, y2, fill=None):
        print("инициализатор Rect")
        self.fill = fill
        super().__init__(x1, y1, x2, y2)

то, очевидно, свойство fill будет неявно переопределено при вызове __init__() базового класса:

print(r.__dict__)

Подобные причины и рекомендуют делать вызов инициализатора базового класса в первой же строчке:

class Rect(Geom):
    def __init__(self, x1, y1, x2, y2, fill=None):
        super().__init__(x1, y1, x2, y2)
        print("инициализатор Rect")
        self.fill = fill

Теперь у нас нет проблем с определением локального свойства fill.

Надеюсь, из этого занятия вы узнали о понятиях расширения классов и переопределения их методов, разобрались с работой функции super(), а также делегированием методов, то есть их вызовом из базового класса через функцию super().

Курс по Python ООП: https://stepik.org/a/116336

Наследование. Функция super() и делегирование

Функция super() и делегирование

Видео по теме