Python中的继承

星陨1357

发布于 2023-03-14 16:42:50

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发布于 2023-03-14 16:42:50

文章被收录于专栏：小垃圾的后花园

面向对象的继承

面向对象三大特性

封装根据职责将属性和 方法封装 到一个抽象的类中

继承实现代码的重用，相同的代码不需要重复的编写

多态不同的对象调用相同的方法，产生不同的执行结果，增加代码的灵活度

不用继承创建对象

class Person:
    def __init__(self,name,sex,age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex

class Cat:
    def __init__(self,name,sex,age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex

class Dog:
    def __init__(self,name,sex,age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex

使用继承的方式

class Aniaml(object):
    def __init__(self,name,sex,age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex

class Person(Aniaml):
    pass

class Cat(Aniaml):
    pass

class Dog(Aniaml):
    pass

继承的概念：子类 拥有父类的所有 方法和属性

继承的优点也是显而易见的：

增加了类的耦合性（耦合性不宜多，宜精）。
减少了重复代码。
使得代码更加规范化，合理化。

继承的分类

上面的那个例子，涉及到的专业术语：

Dog 类是 Animal 类的子类， Animal 类是 Dog 类的父类， Dog 类从 Animal 类继承
Dog 类是 Animal 类的派生类， Animal 类是 Dog 类的基类， Dog 类从 Animal 类派生

继承：可以分单继承，多继承。

python3x版本中只有一种类：

python3中使⽤的都是新式类. 如果基类谁都不继承. 那这个类会默认继承 object

单继承

类名，对象执行父类方法

class Aniaml(object):
    type_name = '动物类'

    def __init__(self,name,sex,age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex

    def eat(self):
        print('吃',self)
        
class Person(Aniaml):
    pass

class Cat(Aniaml):
    pass

class Dog(Aniaml):
    pass

print(Person.type_name)
Person.eat('东西')
p1 = Person('aaron','男',18)
print(p1.__dict__)
print(p1.type_name)
p1.type_name = '666'
print(p1)
p1.eat()

执行顺序

class Aniaml(object):
    type_name = '动物类'

    def __init__(self,name,sex,age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex

    def eat(self):
        print('吃',self)

class Person(Aniaml):

    def eat(self):
        print('%s 用筷子吃饭'%self.name)

class Cat(Aniaml):
    pass

class Dog(Aniaml):
    pass

p1 = Person('eagle','男',18)
p1.eat()

同时执行类以及父类方法

方法一：如果想执行父类的func方法，这个方法并且子类中引用，那么就在子类的方法中写上：父类.func(对象,其他参数)

class Aniaml(object):
    type_name = '动物类'
    def __init__(self,name,sex,age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex
    
    def eat(self):
        print('吃东西')

class Person(Aniaml):
    def __init__(self,name,sex,age,mind):
        Aniaml.__init__(self,name,sex,age)
        self.mind = mind

    def eat(self):
        Aniaml.eat(111)
        print('%s 吃饭'%self.name)

class Cat(Aniaml):
    pass

class Dog(Aniaml):
    pass

p1 = Person('aaron','男',18,'想吃东西')
p1.eat()

方法二：利用super，super().func(参数)

class Aniaml(object):
    type_name = '动物类'
    def __init__(self,name,sex,age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex

    def eat(self):
        print('吃东西')

class Person(Aniaml):
    def __init__(self,name,sex,age,mind):
        # super(Person,self).__init__(name,sex,age)
        super().__init__(name,sex,age)
        self.mind = mind

    def eat(self):
        super().eat()
        print('%s 吃饭'%self.name)

class Cat(Aniaml):
    pass
class Dog(Aniaml):
    pass

p1 = Person('aaron','男',18,'想吃东西')
p1.eat()

单继承练习题

class Base:
    def __init__(self,num):
        self.num = num
    def func1(self):
        print(self.num)

class Foo(Base):
    pass

obj = Foo(123)
obj.func1()
# 运⾏的是Base中的func1

class Base:
    def __init__(self,num):
        self.num = num
    def func1(self):
        print(self.num)

class Foo(Base):
    def func1(self):
        print("Foo.func1",self.num)

obj = Foo(123)
obj.func1()
# 运⾏的是Foo中的func1

class Base:
    def __init__(self, num):
        self.num = num
    def func1(self):
        print(self.num)
        self.func2()
    def func2(self):
        print("Base.func2")
class Foo(Base):
    def func2(self):
        print("Foo.func2")

obj = Foo(123)
obj.func1()
# func1是Base中的 func2是⼦类中的

class Base:
    def __init__(self, num):
        self.num = num
    def func1(self):
        print(self.num)
        self.func2()
    def func2(self):
        print(111, self.num)

class Foo(Base):
    def func2(self):
        print(222, self.num)

lst = [Base(1), Base(2), Foo(3)]
for obj in lst:
    obj.func2()

class Base:
    def __init__(self, num):
        self.num = num
    def func1(self):
        print(self.num)
        self.func2()
    def func2(self):
        print(111, self.num)
class Foo(Base):
    def func2(self):
        print(222, self.num)

lst = [Base(1), Base(2), Foo(3)]
for obj in lst:
    obj.func1()

方法的重写

如果在开发中，父类的方法实现 和 子类的方法实现，完全不同
就可以使用覆盖的方式，在子类中重新编写 父类的方法实现

具体的实现方式，就相当于在 子类中 定义了一个 和父类同名的方法并且实现

重写之后，在运行时，只会调用 子类中重写的方法，而不再会调用 父类封装的方法

对父类方法进行扩展

如果在开发中，子类的方法实现中包含父类的方法实现
- 父类原本封装的方法实现是子类方法的一部分
就可以使用扩展的方式

在子类中重写 父类的方法
在需要的位置使用 super().父类方法 来调用父类方法的执行
代码其他的位置针对子类的需求，编写 子类特有的代码实现

关于 super

在 Python 中 super 是一个特殊的类
super() 就是使用 super 类创建出来的对象
最常使用的场景就是在重写父类方法时，调用在父类中封装的方法实现

调用父类方法的另外一种方式（知道）

在 Python 2.x 时，如果需要调用父类的方法，还可以使用以下方式：

父类名.方法(self)

这种方式，目前在 Python 3.x 还支持这种方式
这种方法不推荐使用，因为一旦父类发生变化，方法调用位置的类名同样需要修改

提示

在开发时，父类名和 super() 两种方式不要混用
如果使用当前子类名调用方法，会形成递归调用，出现死循环

父类的私有属性和私有方法

子类对象不能在自己的方法内部，直接访问父类的私有属性或私有方法
子类对象可以通过父类的公有方法间接访问到私有属性或私有方法

子类对象不能在自己的方法内部，直接访问父类的私有属性或私有方法
子类对象可以通过父类的公有方法间接访问到私有属性或私有方法

私有属性、方法是对象的隐私，不对外公开，外界以及子类都不能直接访问私有属性、方法通常用于做一些内部的事情

B 的对象不能直接访问 __num2 属性
B 的对象不能在 demo 方法内访问 __num2 属性
B 的对象可以在 demo 方法内，调用父类的 test 方法
父类的 test 方法内部，能够访问 __num2 属性和 __test 方法

class A:
    def __init__(self,num1,num2):
        self.num1=num1
        self.__num2=num2
    def test(self):
        self.__test()
        print(self.__num2)
        print("父类公有方法")
    def __test(self):
        print("父类私有方法")
class B(A):
    def demo(self):
        print("子类")
b1 =B(10,20)
print(b1.num1)
# print(b1.__num2)
b1.test()
# b1.__test()
print(b1.__dict__)
print(b1._A__num2) # 不推荐使用
b1._A__test() #不推荐使用

多继承

概念

子类可以拥有 多个父类，并且具有 所有父类 的属性和方法

例如：孩子会继承自己父亲和母亲的特性

语法

class 子类名(父类名1, 父类名2...)
    pass

问题的提出

如果 不同的父类 中存在 同名的方法，子类对象 在调用方法时，会调用 哪一个父类中的方法呢？

提示：开发时，应该尽量避免这种容易产生混淆的情况！ —— 如果 父类之间 存在 同名的属性或者方法，应该 尽量避免使用多继承

class ShenXian: # 神仙
    def fei(self):
        print("神仙都会⻜")
    def chitao(self):
        print("吃蟠桃")
class Monkey: # 猴
    def chitao(self):
        print("猴⼦喜欢吃桃⼦")
class SunWukong(ShenXian, Monkey): # 孙悟空是神仙, 同时也是⼀只猴 先继承哪个就先执行哪个类的同名方法
    pass
    
sxz = SunWukong() # 孙悟空
sxz.chitao() # 会吃桃⼦
sxz.fei() # 会⻜

print(SunWukong.__mro__)

经典类的多继承

class A:
    pass
class B(A):
    pass
class C(A):
    pass
class D(B, C):
    pass
class E:
    pass
class F(D, E):
    pass
class G(F, D):
    pass
class H:
    pass
class Foo(H, G):
    pass

画图

在经典类中采⽤的是深度优先，遍历⽅案. 什么是深度优先. 就是⼀条路走到头. 然后再回来. 继续找下⼀个.

类的MRO(method resolution order): Foo-> H -> G -> F -> E -> D -> B -> A -> C.

新式类的多继承

mro序列

MRO是一个有序列表L，在类被创建时就计算出来。

通用计算公式为：

mro(Child(Base1，Base2)) = [ Child ] + merge( mro(Base1), mro(Base2), [Base1, Base2] )（其中Child继承自Base1, Base2）

如果继承至一个基类：class B(A)

这时B的mro序列为

mro( B ) = mro( B(A) )
= [B] + merge( mro(A) + [A] )
= [B] + merge( [A] + [A] )
= [B,A]

如果继承至多个基类：class B(A1, A2, A3 …)

这时B的mro序列

mro(B) = mro( B(A1, A2, A3 …) )
= [B] + merge( mro(A1), mro(A2), mro(A3) ..., [A1, A2, A3] )
= ...

计算结果为列表，列表中至少有一个元素即类自己，如上述示例[A1,A2,A3]。merge操作是C3算法的核心。

表头和表尾

表头：列表的第一个元素

表尾：列表中表头以外的元素集合（可以为空）

示例：列表：[A, B, C] 表头是A，表尾是B和C

列表之间的+操作

[A] + [B] = [A, B]

merge操作示例：

如计算merge( [E,O], [C,E,F,O], [C] )

有三个列表： ① ② ③

1 merge不为空，取出第一个列表列表①的表头E，进行判断
各个列表的表尾分别是[O], [E,F,O]，E在这些表尾的集合中，因而跳过当前当前列表
2 取出列表②的表头C，进行判断
C不在各个列表的集合中，因而将C拿出到merge外，并从所有表头删除
merge( [E,O], [C,E,F,O], [C]) = [C] + merge( [E,O], [E,F,O] )
3 进行下一次新的merge操作 ......
---------------------

计算mro(A)方式：

mro(A) = mro( A(B,C) )

原式= [A] + merge( mro(B),mro(C),[B,C] )

mro(B) = mro( B(D,E) )
        = [B] + merge( mro(D), mro(E), [D,E] ) # 多继承
        = [B] + merge( [D,O] , [E,O] , [D,E] ) # 单继承mro(D(O))=[D,O]
        = [B,D] + merge( [O] , [E,O] , [E] ) # 拿出并删除D
        = [B,D,E] + merge([O] , [O])
        = [B,D,E,O]
        
mro(C) = mro( C(E,F) )
        = [C] + merge( mro(E), mro(F), [E,F] )
        = [C] + merge( [E,O] , [F,O] , [E,F] )
        = [C,E] + merge( [O] , [F,O] , [F] ) # 跳过O，拿出并删除
        = [C,E,F] + merge([O] , [O])
        = [C,E,F,O]
        
原式= [A] + merge( [B,D,E,O], [C,E,F,O], [B,C])
    = [A,B] + merge( [D,E,O], [C,E,F,O], [C])
    = [A,B,D] + merge( [E,O], [C,E,F,O], [C]) # 跳过E
    = [A,B,D,C] + merge([E,O], [E,F,O])
    = [A,B,D,C,E] + merge([O], [F,O]) # 跳过O
    = [A,B,D,C,E,F] + merge([O], [O])
    = [A,B,D,C,E,F,O]

python面向对象的三大特性：继承，封装，多态

封装: 把很多数据封装到⼀个对象中. 把固定功能的代码封装到⼀个代码块, 函数, 对象, 打包成模块. 这都属于封装的思想. 具体的情况具体分析. 比如. 你写了⼀个很⽜B的函数. 那这个也可以被称为封装. 在⾯向对象思想中. 是把⼀些看似⽆关紧要的内容组合到⼀起统⼀进⾏存储和使⽤. 这就是封装.
继承: ⼦类可以⾃动拥有⽗类中除了私有属性外的其他所有内容. 说⽩了, ⼉⼦可以随便⽤爹的东⻄. 但是朋友们, ⼀定要认清楚⼀个事情. 必须先有爹, 后有⼉⼦. 顺序不能乱, 在python中实现继承非常简单. 在声明类的时候, 在类名后⾯添加⼀个⼩括号,就可以完成继承关系. 那么什么情况可以使⽤继承呢? 单纯的从代码层⾯上来看. 两个类具有相同的功能或者特征的时候. 可以采⽤继承的形式. 提取⼀个⽗类, 这个⽗类中编写着两个类相同的部分. 然后两个类分别取继承这个类就可以了. 这样写的好处是我们可以避免写很多重复的功能和代码. 如果从语义中去分析的话. 会简单很多. 如果语境中出现了x是⼀种y. 这时, y是⼀种泛化的概念. x比y更加具体. 那这时x就是y的⼦类. 比如. 猫是⼀种动物. 猫继承动物. 动物能动. 猫也能动. 这时猫在创建的时候就有了动物的"动"这个属性. 再比如, ⽩骨精是⼀个妖怪. 妖怪天⽣就有⼀个比较不好的功能叫"吃⼈", ⽩骨精⼀出⽣就知道如何"吃⼈". 此时⽩骨精继承妖怪.
多态: 同⼀个对象, 多种形态. 这个在python中其实是很不容易说明⽩的. 因为我们⼀直在⽤. 只是没有具体的说. 比如. 我们创建⼀个变量a = 10 , 我们知道此时a是整数类型. 但是我们可以通过程序让a = "hello", 这时, a⼜变成了字符串类型. 这是我们都知道的. 但是, 我要告诉你的是. 这个就是多态性. 同⼀个变量a可以是多种形态。

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