在继承时避免长的构造函数而不隐藏构造函数，可选参数或功能

Question

我有一个特殊的问题，但我将使示例更一般。我有一个带有强制构造函数参数的 Parent 类和一些可选的参数，每个参数都有一个默认值。然后，我从中继承
Child 并添加一个必需参数，并从 Child 继承 GrandChild 并将另一个必需参数添加到构造函数。结果类似于此：

class Parent():

    def __init__(self, arg1, opt_arg1='opt_arg1_default_val', opt_arg2='opt_arg2_default_val',
                 opt_arg3='opt_arg3_default_val', opt_arg4='opt_arg4_default_val'):
        self.arg1 = arg1
        self.opt_arg1 = opt_arg1
        self.opt_arg2 = opt_arg2
        self.opt_arg3 = opt_arg3
        self.opt_arg4 = opt_arg4


class Child(Parent):
    def __init__(self, arg1, arg2, opt_arg1, opt_arg2, opt_arg3, opt_arg4):
        super().__init__(arg1, opt_arg1, opt_arg2, opt_arg3, opt_arg4)
        self.arg2 = arg2

class GrandChild(Child):
    def __init__(self, arg1, arg2, arg3, opt_arg1, opt_arg2, opt_arg3, opt_arg4):
        super().__init__(arg1, arg2, opt_arg1, opt_arg2, opt_arg3, opt_arg4)
        self.arg3 = arg3

问题是，这看起来很难看，尤其是如果我想从Child继承更多的类时，我将不得不复制/粘贴该新类的构造函数中的所有参数。

在寻找解决方案时，我在这里发现可以使用** kwargs来解决此问题，如下所示：

class Parent():

    def __init__(self, arg1, opt_arg1='opt_arg1_default_val', opt_arg2='opt_arg2_default_val',
                 opt_arg3='opt_arg3_default_val', opt_arg4='opt_arg4_default_val'):
        self.arg1 = arg1
        self.opt_arg1 = opt_arg1
        self.opt_arg2 = opt_arg2
        self.opt_arg3 = opt_arg3
        self.opt_arg4 = opt_arg4


class Child(Parent):
    def __init__(self, arg1, arg2, **kwargs):
        super().__init__(arg1, **kwargs)
        self.arg2 = arg2

class GrandChild(Child):
    def __init__(self, arg1, arg2, arg3,**kwargs):
        super().__init__(arg1, arg2,**kwargs)
        self.arg3 = arg3

但是，我不确定这是否正确。

创建这些类的对象时也有一些不便之处。我正在使用PyCharm进行开发，在这种情况下，IDE具有一种显示函数/类构造函数参数的有用方法。例如，在第一个示例中，

这使开发变得更加容易，并且还可以为将来的开发人员提供帮助，因为他们可以看到该函数还有哪些其他参数。但是，在第二个示例中，不再显示可选参数：

而且我认为在这种情况下使用** kwargs不是一个好习惯，因为必须深入研究代码直到Parent类，以检查其具有哪些可选参数。

我也研究过使用Builder模式，但是我要做的就是将参数列表从我的类移动到Builder类，而且我遇到了同样的问题，带有很多参数的生成器在继承时会在顶部创建更多的参数。已经存在的。同样，在Python中，就我所知，考虑到所有类成员都是公共的，并且无需使用setter和getter即可访问，Builder并没有多大意义。

关于如何解决此构造函数问题的任何想法？

Answer 1

基本思想是编写__init__为您生成该方法的代码，其中使用显式指定的所有参数，而不是通过*args和/或**kwargs，并且甚至无需在所有这些self.arg1 = arg1行中重复进行操作。

并且，理想情况下，它可以使添加PyCharm可用于弹出提示和/或静态类型检查的类型注释变得容易。1个

而且，当您使用它时，为什么不构建一个__repr__显示相同值的？甚至可能还有__eq__，和__hash__，以及字典比较操作符，以及往返于的转换，dict其键与每个JSON持久性的属性相匹配，并且…

或者，甚至更好的是，使用可以为您解决这些问题的库。

Python
3.7附带了这样的库dataclasses。或者，您可以使用第三方库（例如）attrs，该库可与Python
3.4和2.7（但有一定限制）一起使用。或者，对于简单的情况（对象是不可变的，并且您希望它们按照指定的顺序像其属性的元组一样工作），可以使用namedtuple，其适用于3.0和2.6。

不幸的是，dataclasses它不适用于您的用例。如果您只是这样写：

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Parent:
    arg1: str
    opt_arg1: str = 'opt_arg1_default_val'
    opt_arg2: str = 'opt_arg2_default_val'
    opt_arg3: str = 'opt_arg3_default_val'
    opt_arg4: str = 'opt_arg4_default_val'

@dataclass
class Child(Parent):
    arg2: str

…你会得到一个错误，因为它试图强制参数将arg2默认值参数后opt_arg1通过opt_arg4。

dataclasses没有任何方法可以对参数（Child(arg1, arg2, opt_arg1=…）进行重新排序，也不能使其强制为仅关键字的参数（Child(*, arg1, opt_arg1=…, arg2)）。attrs没有开箱即用的功能，但是您可以添加它。

因此，它并不像您希望的那么琐碎，但却是可行的。

但是，如果您想自己编写此代码，您将如何__init__动态创建函数？

最简单的选择是exec。

您可能听说过这exec很危险。但这只是危险，如果您要传递来自用户的值。在这里，您只传递来自您自己的源代码的值。

它仍然很丑陋，但有时仍然是最好的答案。标准库namedtuple曾经是一个巨大的exec模板。，甚至当前版本都exec用于大多数方法，确实如此dataclasses。

另外，请注意，所有这些模块都将字段集存储在私有类属性中的某个位置，因此子类可以轻松读取父类的字段。如果您不这样做，则可以使用该inspect模块获取Signature基类（或用于多重继承的基类）的初始化程序，然后从那里开始。但是，base._fields显然使用起来要简单得多（并允许存储通常不在签名中包含的额外元数据）。

这里是一个死的简单实现不处理大部分的功能attrs或dataclasses，但不会为了所有自选前所有必须的参数。

def makeinit(cls):
    fields = ()
    optfields = {}
    for base in cls.mro():
        fields = getattr(base, '_fields', ()) + fields
        optfields = {**getattr(base, '_optfields', {}), **optfields}
    optparams = [f"{name} = {val!r}" for name, val in optfields.items()]
    paramstr = ', '.join(['self', *fields, *optparams])
    assignstr = "\n    ".join(f"self.{name} = {name}" for name in [*fields, *optfields])
    exec(f'def __init__({paramstr}):\n    {assignstr}\ncls.__init__ = __init__')
    return cls

@makeinit
class Parent:
    _fields = ('arg1',)
    _optfields = {'opt_arg1': 'opt_arg1_default_val',
                  'opt_arg2': 'opt_arg2_default_val',
                  'opt_arg3': 'opt_arg3_default_val',
                  'opt_arg4': 'opt_arg4_default_val'}

@makeinit
class Child(Parent):
    _fields = ('arg2',)

现在，你已经得到了完全__init__你想上的方法Parent和Child，完全可检查2（含help），而不必重复自己。

1.我不使用PyCharm，但是我知道在3.7发行之前，他们的开发人员已经参与了讨论，@dataclass并且已经在为IDE添加对它的显式支持，因此它甚至不必评估类定义以获取所有这些信息。我不知道它是否在当前版本中可用，但是如果没有，我认为它将可用。同时，@dataclass已经可以通过IPython自动完成功能，emacs
flycheck等对我有效，这对我来说已经足够了。:)

2.…至少在运行时。PyCharm可能无法静态地很好地解决问题，无法完成弹出窗口。