Python类层次结构的问题

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提问于 2025-04-15 19:28

我有一个类的层次结构：

class ParentClass:

    def do_something(self):
        pass # child classes have their own implementation of this

class ChildClass1(ParentClass):

    def do_something(self):
        <implementation here>

class ChildClass2(ParentClass):

    def do_something(self, argument_x):
        <implementation here>

class ChildClass3(ParentClass):

    def do_something(self, argument_y):
        <implementation here>

这里有两个问题：

方法 do_something() 在子类中的接口不同：在子类2和子类3中，它接受一个参数，但在子类1中没有参数
do_something() 的参数名称不同，强调它们在子类2和子类3中有不同的含义。下面的使用示例会让这个更清楚

这是这些类的使用方式：

有一个工厂类用来返回实例：

class ChildFactory:

    def get_child(self, argument):
        if argument == '1':
            return ChildClass1()
        elif argument == '2':
            return ChildClass2()
        elif argument == '3':
            return ChildClass3()

在代码的后面：

...
# pseudocode, not python
child_type = ? # can have values '1', '2' or '3' at this moment
var1 = 1
var2 = 'xxx'
# var1 and var2 have different types, just to emphasize the difference in their
# meaning when being passed as arguments to do_something()
# this was mentioned above (the second problem)
child = ChildFactory.get_child(child_type)
if child is an instance of ChildClass1, child.do_something() is called
if child is an instance of ChildClass2, child.do_something(var1) is called
if child is an instance of ChildClass3, child.do_something(var2) is called
# end of pseudocode

问题：

上面提到的两个问题是设计不好的标志吗？如果是的话，正确的设计层次结构的方法是什么？
如何在Python中统一编写伪代码片段？主要关注点是避免为每个特定情况使用庞大的 if/else 语句，因为这会使 ChildFactory.get_child() 的 if/else 语句翻倍

设计模式代码重用方法重载工厂模式类层次结构参数多态接口一致性伪代码设计

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如果一些东西可以互相替换使用，它们就应该有相同的接口。对于一个方法来说，这意味着它们需要有相同数量的参数，这些参数的含义和名称也要一样，并且顺序要一致。如果它们的表现不完全相同，那就给它们起不同的名字，让它们看起来像是可以互换的。

回答于 2025-04-15 由 Python大师

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像这样抽象的问题很难回答。如果我们知道你想解决什么问题，那就简单多了。我可以告诉你，看到下面这样的代码通常不是个好兆头：

if isinstance(obj, cls1):
    ...
elif isinstance(obj, cls2):
    ...

这通常意味着你应该定义一个新的方法，而不是使用if/elif语句。在Python中，如果你觉得这样方便，可以在类定义外面定义方法。还有，如果两个可以互换的类有同样名字但参数数量不同的方法，这也是个坏兆头，这说明这两个类并不是真正可以互换的。要么这些不同的方法应该接受相同的参数，要么它们应该有不同的名字。此外，定义那些从未被调用的方法也是没有必要的，比如ParentClass中的do_something方法——这种情况常见于从C++、Java或C#转到Python的程序员身上。

回答于 2025-04-15 由 Python大师

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方法如果名字相同但参数不同，这通常是个不好的设计。

“方法 do_something() 在子类中的接口不同：子类2和3接受一个参数，但子类1没有参数。”

你没有说明原因。其实有两个很好的理由：

子类1有一个默认值。
子类2忽略了这个值。

几乎其他任何理由都说明 do_something 是真的不同，应该给它起个不同的名字。

如果子类1有一个默认值，那就直接在方法的参数中写上这个默认值。

class ChildClass1( ParentClass ):
    def do_something( argument_x= None )
        ....

如果子类1忽略了这个值，那就直接忽略它。别为了忽略一个值而费劲。

class ChildClass1( ParentClass ):
    def do_something( argument_x )
        return True

一个多态的方法如果不使用所有参数值，并没有什么特别之处。

“do_something() 的参数有不同的名字，以强调它们在子类2和3中有不同的含义。”

这其实是个糟糕的设计。你不能有同一个方法但参数名字不同，因为它们做的事情不一样。

同样的方法名是错误的。如果它们是类似事情的不同实现，那么参数的含义基本上应该是相同的。

如果它们实际上做的是不同的事情，那就没有多态性，你不应该给这些方法起相同的名字。

当两个类中的方法做的事情根本不同——需要不同的参数和明显不同的名字来表明这一点——这些方法 绝对不能 有相同的名字。当名字不能准确描述方法的实际功能时，它就失去了意义。

注意

顺便说一下，你的代码在Python中是可以工作的，因为Python使用鸭子类型。只要方法名匹配，参数类型甚至不需要接近匹配。然而，这样的设计真的很糟糕，因为这些方法之间的本质差异太大了。

回答于 2025-04-15 由 Python大师

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