Python类继承/逻辑门与电路示例

Question

我目前正在自学Python，正在阅读“使用算法和数据结构解决问题”（Brad Miller，David Ranum）。 我偶然发现了继承的基本示例。 尽管我可以看到它的作用，但是我需要解释一下它是如何工作的。 代码如下：

class LogicGate:

    def __init__(self,n):
        self.name = n
        self.output = None

    def getName(self):
        return self.name

    def getOutput(self):
        self.output = self.performGateLogic()
        return self.output


class BinaryGate(LogicGate):

    def __init__(self,n):
        LogicGate.__init__(self,n)

        self.pinA = None
        self.pinB = None

    def getPinA(self):
        if self.pinA == None:
            return int(input("Enter Pin A input for gate "+self.getName()+"-->"))
        else:
            return self.pinA.getFrom().getOutput()

    def getPinB(self):
        if self.pinB == None:
            return int(input("Enter Pin B input for gate "+self.getName()+"-->"))
        else:
            return self.pinB.getFrom().getOutput()

    def setNextPin(self,source):
        if self.pinA == None:
            self.pinA = source
        else:
            if self.pinB == None:
                self.pinB = source
            else:
                print("Cannot Connect: NO EMPTY PINS on this gate")


class AndGate(BinaryGate):

    def __init__(self,n):
        BinaryGate.__init__(self,n)

    def performGateLogic(self):

        a = self.getPinA()
        b = self.getPinB()
        if a==1 and b==1:
            return 1
        else:
            return 0

class OrGate(BinaryGate):

    def __init__(self,n):
        BinaryGate.__init__(self,n)

    def performGateLogic(self):

        a = self.getPinA()
        b = self.getPinB()
        if a ==1 or b==1:
            return 1
        else:
            return 0

class UnaryGate(LogicGate):

    def __init__(self,n):
        LogicGate.__init__(self,n)

        self.pin = None

    def getPin(self):
        if self.pin == None:
            return int(input("Enter Pin input for gate "+self.getName()+"-->"))
        else:
            return self.pin.getFrom().getOutput()

    def setNextPin(self,source):
        if self.pin == None:
            self.pin = source
        else:
            print("Cannot Connect: NO EMPTY PINS on this gate")


class NotGate(UnaryGate):

    def __init__(self,n):
        UnaryGate.__init__(self,n)

    def performGateLogic(self):
        if self.getPin():
            return 0
        else:
            return 1


class Connector:

    def __init__(self, fgate, tgate):
        self.fromgate = fgate
        self.togate = tgate

        tgate.setNextPin(self)

    def getFrom(self):
        return self.fromgate

    def getTo(self):
        return self.togate


def main():
   g1 = AndGate("G1")
   g2 = AndGate("G2")
   g3 = OrGate("G3")
   g4 = NotGate("G4")
   c1 = Connector(g1,g3)
   c2 = Connector(g2,g3)
   c3 = Connector(g3,g4)
   print(g4.getOutput())

main()

我主要对Connector类__init__的tgate.setNextPin(self)语句感到怀疑。 是方法调用吗？ 如果是这样，为什么在UnaryGate和BinaryGate类(self, source)的setNexPin函数实际需要两个参数时，为什么只用一个参数调用它？ fromgate变量如何最终成为source参数？ 该语句实际上“初始化”了什么吗？

接下来让我困扰的事情是，例如，当我在声明g4.getOutput() print(type(g4))之前print(type(g4)) ，我得到了<class '__main__.OrGate'> ，但是当g4.getOutput()启动并运行时开始呼叫对方，调用点getPin功能，如果我把print (self.pinA)之前return self.pinA.getFrom().getOutput()我得到的<__main__.Connector object at 0x2b387e2f74d0>虽然self.Pin是g4 OrGate实例中的变量。 一个类实例中的一个变量如何才能成为不继承它的另一类的对象？ 它与setNextPin()函数有关吗？

有人可以向我解释这一点，因为我是OOP的新手，并对这段代码感到困惑。 谢谢。

Answer 1

关于第一个问题， tgate.setNextPin(self)是一个方法调用。 tgate是一个对象，可能是其中一种门类型的实例。 当您访问instance.method ，Python为您提供了一个“绑定方法”对象，该对象的工作原理类似于函数，但是在实际调用该实例时将其作为第一个参数。 因此， tgate.setNextPin(self)实际上是在调用type(tgate).setNextPin(tgate, self)

您的第二个问题似乎反映了对什么是属性的误解。 不需要对象的属性为其自己的类型。 在各个LogicGate亚类，所述pin / pinA / pinB属性或者将是None （信令用户应该被提示输入一输入值）或一个实例Connector （或别的东西与getFrom方法）。 这些值都不是LogicGate实例。

至于您看到的Connector实例的来源，它将是您创建的c1到c3值之一。 Connector实例使用您在第一个问题中询问的setNextPin call ，将自身安装到其tgate参数的引脚上。 我无法真正说出您正在查看的g4门，因为它似乎与示例代码的main()函数中创建的g4变量不同（它是另一种类型），但我怀疑它的工作原理是设计，这有点令人困惑。 尝试通过g4.pinA访问pinX属性，而不是在方法内部进行检查，这样可能会减少一些混乱。

以下是一些带有输出的代码，这些代码应该可以帮助您更好地理解事物：

# create a few gates
g1 = AndGate("G1")
g2 = OrGate("G2")

# at this point, no connectors have been hooked up, so all pinX attrs are None:
print("G1 pins:", g1.pinA, g1.pinB) # "None, None"
print("G2 pins:", g2.pinA, g2.pinB) # "None, None"

# test that the gates work independently of each other:
print("G1 output:", g1.getOutput()) # will prompt for two inputs, then print their AND
print("G2 output:", g2.getOutput()) # will prompt for two inputs, then print their OR

# create a connection between the gates
c1 = Connector(g1, g2) # connects output of g1 to first available pin (pinA) of g2

# we can see that g2.pinA has changed
print("G2 pins after connection:", g2.pinA, g2.pinB)
   # "<__main__.Connector object at SomeHexAddress>, None"

# now, if we get g2's output, it will automatically request g1's output via the Connector
print("G2 output:", g2.getOutput())
   # will prompt for 2 G1 inputs, and one G2 input and print (G1_A AND G1_B) OR G2_B

如果您想更多地使用这些类，则可能要向某些或所有类中添加__str__ （和/或__repr__ ）方法。 Python使用__str__在必要时将类的实例转换为字符串（例如，将其作为参数传递给print或str.format ）。 这是Connector的快速__str__实现：

def __str__(self):
    return "Connector between {} and {}".format(self.fgate.name, self.tgate.name)