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Python继承机制及其使用

Python 类的封装、继承、多态 3 大特性,前面章节已经详细介绍了 Python 类的封装,本节继续讲解 Python 类的继承机制。

继承机制经常用于创建和现有类功能类似的新类,又或是新类只需要在现有类基础上添加一些成员(属性和方法),但又不想直接将现有类代码复制给新类。也就是说,通过使用继承这种机制,可以轻松实现类的重复使用。

举个例子,假设现有一个 Shape 类,该类的 draw() 方法可以在屏幕上画出指定的形状,现在需要创建一个 Form 类,要求此类不但可以在屏幕上画出指定的形状,还可以计算出所画形状的面积。要创建这样的类,笨方法是将 draw() 方法直接复制到新类中,并添加计算面积的方法。实现代码如下所示:
class Shape:
    def draw(self,content):
        print("画",content)
class Form:
    def draw(self,content):
        print("画",content)
    def area(self):
        #....
        print("此图形的面积为...")
当然还有更简单的方法,就是使用类的继承机制。实现方法为:让 From 类继承 Shape 类,这样当 From 类对象调用 draw() 方法时,Python 解释器会先去 From 中找以 draw 为名的方法,如果找不到,它还会自动去 Shape 类中找。如此,我们只需在 From 类中添加计算面积的方法即可,示例代码如下:
class Shape:
    def draw(self,content):
        print("画",content)
class Form(Shape):
    def area(self):
        #....
        print("此图形的面积为...")
上面代码中,class From(Shape) 就表示 From 继承 Shape。

Python 中,实现继承的类称为子类,被继承的类称为父类(也可称为基类超类)。因此在上面这个样例中,From 是子类,Shape 是父类。

子类继承父类时,只需在定义子类时,将父类(可以是多个)放在子类之后的圆括号里即可。语法格式如下:

class 类名(父类1, 父类2, ...):
    #类定义部分

注意,如果该类没有显式指定继承自哪个类,则默认继承 object 类(object 类是 Python 中所有类的父类,即要么是直接父类,要么是间接父类)。另外,Python 的继承是多继承机制(和 C++ 一样),即一个子类可以同时拥有多个直接父类。


注意,有读者可能还听说过“派生”这个词汇,它和继承是一个意思,只是观察角度不同而已。换句话话,继承是相对子类来说的,即子类继承自父类;而派生是相对于父类来说的,即父类派生出子类。

了解了继承机制的含义和语法之后,下面代码演示了继承机制的用法:
class People:
    def say(self):
        print("我是一个人,名字是:",self.name)
class Animal:
    def display(self):
        print("人也是高级动物")
#同时继承 People 和 Animal 类
#其同时拥有 name 属性、say() 和 display() 方法
class Person(People, Animal):
    pass
zhangsan = Person()
zhangsan.name = "张三"
zhangsan.say()
zhangsan.display()
运行结果,结果为:

我是一个人,名字是: 张三
人也是高级动物

可以看到,虽然 Person 类为空类,但由于其继承自 People 和 Animal 这 2 个类,因此实际上 Person 并不空,它同时拥有这 2 个类所有的属性和方法。

没错,子类拥有父类所有的属性和方法,即便该属性或方法是私有(private)的。至于为什么,可阅读《Python封装实现原理》一节。

关于Python的多继承

事实上,大部分面向对象的编程语言,都只支持单继承,即子类有且只能有一个父类。而 Python 却支持多继承(C++也支持多继承)。
和单继承相比,多继承容易让代码逻辑复杂、思路混乱,一直备受争议,中小型项目中较少使用,后来的 JavaC#PHP 等干脆取消了多继承。

使用多继承经常需要面临的问题是,多个父类中包含同名的类方法。对于这种情况,Python 的处置措施是:根据子类继承多个父类时这些父类的前后次序决定,即排在前面父类中的类方法会覆盖排在后面父类中的同名类方法。

举个例子:
class People:
    def __init__(self):
        self.name = People
    def say(self):
        print("People类",self.name)

class Animal:
    def __init__(self):
        self.name = Animal
    def say(self):
        print("Animal类",self.name)
#People中的 name 属性和 say() 会遮蔽 Animal 类中的
class Person(People, Animal):
    pass

zhangsan = Person()
zhangsan.name = "张三"
zhangsan.say()
程序运行结果为:

People类 张三

可以看到,当 Person 同时继承 People 类和 Animal 类时,People 类在前,因此如果 People 和 Animal 拥有同名的类方法,实际调用的是 People 类中的。

虽然 Python 在语法上支持多继承,但逼不得已,建议大家不要使用多继承。

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