在Python编程中,Mark Lutz提到了术语mixin。我有C/ c++ / c#的背景,以前没有听说过这个术语。什么是mixin?

从这个例子的字里行间(我链接了这个例子,因为它很长),我假设这是一个使用多重继承来扩展类的情况,而不是适当的子类化。这样对吗?

为什么我要这样做,而不是把新功能放到一个子类?就此而言,为什么混合/多重继承方法会比使用组合更好呢?

mixin与多重继承的区别是什么?这只是语义上的问题吗?


当前回答

这不是一个Python的例子,但在D编程语言中,术语mixin是用来指一个以同样方式使用的结构;向类中添加一堆东西。

在D中(顺便提一下,它不做MI),这是通过将一个模板(考虑语法意识和安全宏,您将接近)插入一个作用域来完成的。这允许在类、结构、函数、模块或任何东西中的一行代码扩展为任意数量的声明。

其他回答

也许ruby中的一个例子会有所帮助:

你可以包含mixin Comparable并定义一个函数"<=>(other)", mixin提供了所有这些函数:

<(other)
>(other)
==(other)
<=(other)
>=(other)
between?(other)

它通过调用<=>(other)并返回正确的结果来实现这一点。

"instance <=> other"如果两个对象相等则返回0,如果instance大于other则返回小于0,如果other大于0则返回大于0。

OP提到他/她从未听说过c++中的mixin,可能是因为它们在c++中被称为奇怪的重复模板模式(CRTP)。另外,@Ciro Santilli提到,mixin在c++中是通过抽象基类实现的。虽然可以使用抽象基类来实现mixin,但这是一种过度使用,因为运行时的虚函数功能可以在编译时使用模板来实现,而不需要在运行时查找虚表。

这里将详细描述CRTP模式

我已经使用下面的模板类将@Ciro Santilli的回答中的python示例转换为c++:

    #include <iostream>
    #include <assert.h>

    template <class T>
    class ComparableMixin {
    public:
        bool operator !=(ComparableMixin &other) {
            return ~(*static_cast<T*>(this) == static_cast<T&>(other));
        }
        bool operator <(ComparableMixin &other) {
            return ((*(this) != other) && (*static_cast<T*>(this) <= static_cast<T&>(other)));
        }
        bool operator >(ComparableMixin &other) {
            return ~(*static_cast<T*>(this) <= static_cast<T&>(other));
        }
        bool operator >=(ComparableMixin &other) {
            return ((*static_cast<T*>(this) == static_cast<T&>(other)) || (*(this) > other));
        }
        protected:
            ComparableMixin() {}
    };

    class Integer: public ComparableMixin<Integer> {
    public:
     Integer(int i) {
         this->i = i;
     }
     int i;
     bool operator <=(Integer &other) {
         return (this->i <= other.i);
     }
     bool operator ==(Integer &other) {
         return (this->i == other.i);
     }
    };

int main() {

    Integer i(0) ;
    Integer j(1) ;
    //ComparableMixin<Integer> c; // this will cause compilation error because constructor is protected.
    assert (i < j );
    assert (i != j);
    assert (j >  i);
    assert (j >= i);

    return 0;
}

编辑:在ComparableMixin中添加了受保护的构造函数,这样它只能被继承而不能被实例化。更新了示例,以显示在创建ComparableMixin对象时protected构造函数将如何导致编译错误。

这个答案旨在通过以下例子解释mixin:

自包含:简短,不需要知道任何库来理解示例。 Python,而不是其他语言。 可以理解,这里有来自其他语言(如Ruby)的例子,因为这个术语在这些语言中更常见,但这是一个Python线程。

它还应审议有争议的问题:

对于mixin的特征来说,多重继承是必要的还是不必要的?

定义

我还没有看到一个“权威”来源的引用清楚地说明什么是Python中的mixin。

我已经看到了mixin的两种可能的定义(如果它们被认为不同于其他类似的概念,如抽象基类),人们并不完全同意哪一种是正确的。

不同语言之间的共识可能有所不同。

定义1:无多重继承

mixin是这样一个类,该类的一些方法使用了类中没有定义的方法。

因此,该类并不意味着要被实例化,而是作为基类使用。否则,实例将具有在不引发异常的情况下无法调用的方法。

一些源代码添加的约束是类不能包含数据,只能包含方法,但我不明白为什么这是必要的。然而在实践中,许多有用的mixin没有任何数据,没有数据的基类使用起来更简单。

一个经典的例子是从<=和==中实现所有比较运算符:

class ComparableMixin(object):
    """This class has methods which use `<=` and `==`,
    but this class does NOT implement those methods."""
    def __ne__(self, other):
        return not (self == other)
    def __lt__(self, other):
        return self <= other and (self != other)
    def __gt__(self, other):
        return not self <= other
    def __ge__(self, other):
        return self == other or self > other

class Integer(ComparableMixin):
    def __init__(self, i):
        self.i = i
    def __le__(self, other):
        return self.i <= other.i
    def __eq__(self, other):
        return self.i == other.i

assert Integer(0) <  Integer(1)
assert Integer(0) != Integer(1)
assert Integer(1) >  Integer(0)
assert Integer(1) >= Integer(1)

# It is possible to instantiate a mixin:
o = ComparableMixin()
# but one of its methods raise an exception:
#o != o 

这个特殊的例子可以通过functools. total_ordered()装饰器来实现,但这里的游戏是重新发明轮子:

import functools

@functools.total_ordering
class Integer(object):
    def __init__(self, i):
        self.i = i
    def __le__(self, other):
        return self.i <= other.i
    def __eq__(self, other):
        return self.i == other.i

assert Integer(0) < Integer(1)
assert Integer(0) != Integer(1)
assert Integer(1) > Integer(0)
assert Integer(1) >= Integer(1)

定义2:多重继承

mixin是一种设计模式,其中基类的一些方法使用了它没有定义的方法,并且该方法应该由另一个基类实现,而不是像定义1中那样由派生类实现。

术语mixin类指的是打算在该设计模式中使用的基类(TODO是使用该方法的基类,还是实现该方法的基类?)

判断一个给定的类是否为mixin并不容易:方法可以只是在派生类上实现,在这种情况下,我们回到定义1。你必须考虑作者的意图。

这种模式很有趣,因为它可以用不同的基类选择重新组合功能:

class HasMethod1(object):
    def method(self):
        return 1

class HasMethod2(object):
    def method(self):
        return 2

class UsesMethod10(object):
    def usesMethod(self):
        return self.method() + 10

class UsesMethod20(object):
    def usesMethod(self):
        return self.method() + 20

class C1_10(HasMethod1, UsesMethod10): pass
class C1_20(HasMethod1, UsesMethod20): pass
class C2_10(HasMethod2, UsesMethod10): pass
class C2_20(HasMethod2, UsesMethod20): pass

assert C1_10().usesMethod() == 11
assert C1_20().usesMethod() == 21
assert C2_10().usesMethod() == 12
assert C2_20().usesMethod() == 22

# Nothing prevents implementing the method
# on the base class like in Definition 1:

class C3_10(UsesMethod10):
    def method(self):
        return 3

assert C3_10().usesMethod() == 13

权威的Python事件

在官方的收藏文档展上。abc的文档明确使用术语Mixin方法。

它指出,如果一个类:

实现__next__ 继承自单个类Iterator

然后该类免费获得一个__iter__ mixin方法。

因此,至少在文档的这一点上,mixin不需要多重继承,并且与定义1一致。

文档在不同的地方当然可能是矛盾的,其他重要的Python库可能在它们的文档中使用其他定义。

本页还使用了术语Set mixin,这清楚地表明像Set和Iterator这样的类可以称为mixin类。

其他语言

Ruby:很明显,mixin不需要多重继承,就像主要的参考书如Programming Ruby和The Ruby Programming Language中提到的那样 c++:设为=0的虚方法是纯虚方法。 定义1与抽象类(具有纯虚方法的类)的定义一致。 该类不能被实例化。 定义2可以通过虚拟继承实现:两个派生类的多重继承

我认为它们是使用多重继承的一种有纪律的方式——因为最终mixin只是另一个python类,它(可能)遵循称为mixin的类的约定。

我对Mixin的理解是:

添加方法但不添加实例变量(类常量是可以的) 仅从object继承(Python中)

通过这种方式,它限制了多重继承的潜在复杂性,并通过限制必须查看的位置(与完整的多重继承相比)使跟踪程序流程变得相当容易。它们类似于ruby模块。

如果我想添加实例变量(具有比单继承所允许的更大的灵活性),那么我倾向于组合。

话虽如此,我还见过名为XYZMixin的类确实有实例变量。

大致总结一下上面所有的好答案:

                States        /     Methods Concrete Method Abstract Method
Concrete State Class Abstract Class
Abstract State Mixin Interface