Python 是否需要对继承链中的所有类有深入的了解？

Question

Python 类没有公共/私有的概念，因此我们被告知不要触摸以下划线开头的内容，除非我们创建了它。但这不需要我们直接或间接继承的所有类的完整知识吗？证人：

class Base(object):
    def __init__(self):
        super(Base, self).__init__()
        self._foo = 0

    def foo(self):
        return self._foo + 1

class Sub(Base):
    def __init__(self):
        super(Sub, self).__init__()
        self._foo = None

Sub().foo()

预计会在评估 None + 1 时引发 TypeError。所以我必须知道_foo 存在于基类中。为了解决这个问题，可以改用__foo，它通过修改名称来解决问题。这似乎是一个可以接受的解决方案，如果不是优雅的话。但是，如果Base 继承自一个名为Sub 的类（在单独的包中），会发生什么情况？现在我的Sub 中的__foo 覆盖了祖父母Sub 中的__foo。

这意味着我必须知道整个继承链，包括每个使用的所有“私有”对象。 Python 是动态类型的这一事实使这变得更加困难，因为没有要搜索的声明。然而，最糟糕的部分可能是Base 现在可能从object 继承，但在未来的某个版本中，它会切换到从Sub 继承。很明显，如果我知道 Sub 是继承自的，我可以重命名我的类，但那很烦人。但我看不到未来。

这不是真正的私有数据类型可以防止问题的情况吗？在 Python 中，如果这些脚趾可能在未来某个时间出现，我如何确定我不会意外踩到某人的脚趾？

编辑：我显然没有明确主要问题。我熟悉名称修饰以及单下划线和双下划线之间的区别。问题是：我如何处理我可能与我现在不知道存在的类发生冲突的事实？如果我的父类（在我没有编写的包中）恰好开始从与我的类同名的类继承，那么即使名称修改也无济于事。我认为这是一个真正的私人成员可以解决的（角落）案例，但 Python 遇到了麻烦，我错了吗？

编辑：根据要求，以下是完整示例：

文件parent.py：

class Sub(object):
    def __init__(self):
        self.__foo = 12
    def foo(self):
        return self.__foo + 1
class Base(Sub):
    pass

文件sub.py：

import parent
class Sub(parent.Base):
    def __init__(self):
        super(Sub, self).__init__()
        self.__foo = None
Sub().foo()

调用了祖父母的foo，但使用了我的__foo。

显然您不会自己编写这样的代码，但parent 可以很容易地由第三方提供，其细节可能随时更改。

Answer 1

使用private names（而不是protected），以双下划线开头：

class Sub(Base):
    def __init__(self):
        super(Sub, self).__init__()
        self.__foo = None
        #    ^^

不会与Base 中的_foo 或__foo 冲突。这是因为 Python 将双下划线替换为单下划线和类名；以下两行是等价的：

class Sub(Base):
    def x(self):
        self.__foo = None # .. is the same as ..
        self._Sub__foo = None

（响应编辑：）类层次结构中的两个类不仅具有相同名称，而且它们都使用相同的属性名称，并且都使用私有重整的机会（__）形式是如此微不足道，以至于在实践中可以安全地忽略它（到目前为止我还没有听说过一个案例）。

然而，从理论上讲，您是正确的，因为要正式验证程序的正确性，人们最了解整个继承链。幸运的是，在任何情况下，形式验证通常都需要一组固定的库。

这是Zen of Python 的精神，其中包括

实用胜于纯粹。

Answer 2

1. 名称修改包括该类，因此您的 Base.__foo 和 Sub.__foo 将具有不同的名称。这就是首先将名称修饰功能添加到 Python 的全部原因。一个是_Base__foo，另一个是_Sub__foo。

2. 出于某些原因，许多人更喜欢使用组合 (has-a) 而不是继承 (is-a)。

Answer 3

这意味着我必须了解整个继承链。 . .

是的，你应该知道整个继承链，或者你直接子类化的对象的文档应该告诉你你需要知道什么。

子类化是一项高级功能，应谨慎对待。

threading class：

此类表示在单独的控制线程中运行的活动。有两种方法可以指定活动：通过将可调用对象传递给构造函数，或者通过覆盖子类中的run() 方法。不应在子类中覆盖任何其他方法（构造函数除外）。也就是说，只覆盖这个类的__init__()和run()方法。

Answer 4

您多久修改一次继承链中的基类，以从与更下游的子类同名的类引入继承？？？

不那么轻率，是的，您必须知道您正在使用的代码。毕竟，您当然必须知道所使用的公共名称。 Python 是 Python，发现您的祖先类使用的公共名称与发现私有名称几乎相同。

在多年的 Python 编程中，我从来没有发现这在实践中是一个很大的问题。当您命名实例变量时，您应该非常清楚 (a) 一个名称是否足够通用，以至于它可能会在其他上下文中使用，以及 (b) 您正在编写的类是否可能涉及与其他未知类的继承层次结构。在这种情况下，您会更仔细地考虑您使用的名称； self.value 对于属性名称来说不是一个好主意，Adaptor 这样的名称也不是一个好类名。

相比之下，我多次遇到过度使用双下划线名称的困难。 Python 是 Python，即使是“私有”名称也倾向于由类外部定义的代码访问。您可能认为让外部函数访问“私有”属性总是不好的做法，但是像 getattr 和 hasattr 这样的东西呢？它们的 调用 可以在类自己的代码中，因此该类仍然控制对私有属性的所有访问，但是如果没有您手动进行名称修改，它们仍然无法工作。如果 Python 具有实际强制执行的私有变量，那么您根本无法使用它们上的那些函数。这些天来，当我编写一些非常通用的东西（如装饰器、元类或 mixin）时，我倾向于保留双下划线名称，这些东西需要向它所应用的（未知）类的实例添加“秘密属性”。

当然还有标准的动态语言论点：现实情况是，您必须彻底测试您的代码，才能有充分的理由宣称“我的软件有效”。这样的测试不太可能错过由意外名称冲突引起的错误。如果您不进行该测试，那么 许多 更多未捕获的错误将通过意外名称冲突以外的其他方式引入。

总而言之，在实践中，在惯用的 Python 代码中，缺少私有变量并不是什么大问题，而添加真正的私有变量会在其他方面导致更频繁的问题，恕我直言。

Answer 5

重整发生在双下划线中。单下划线更像是“请不要”。

您不需要知道所有父类的所有细节（请注意，通常最好避免深度继承），因为您仍然可以使用 dir() 和 help() 以及您可以提出的任何其他形式的内省.

Answer 6

如上所述，您可以使用名称修饰。但是，如果您充分记录代码，则可以坚持使用单个下划线（或不使用下划线！） - 您不应该有太多私有变量，以至于这被证明是一个问题。只需说明一个方法是否依赖于私有变量，然后将变量或方法的名称添加到类文档字符串中以提醒用户。

此外，如果您创建单元测试，您应该创建检查成员不变量的测试，因此这些应该能够显示此类名称冲突。

如果您真的想拥有“私有”变量，并且无论出于何种原因名称修改无法满足您的需求，您可以将您的私有状态分解为另一个对象：

class Foo(object):

     class Stateholder(object): pass

     def __init__(self):
         self._state = Stateholder()
         self.state.private = 1