一文带你了解 Python 中的继承知识点

Posted 2022-10-27

1 类继承

Python 是面向对象的编程语言，因此支持面向对象的三大特性之一：继承。

继承是代码重用的一种途径，Python 中的继承就像现实生活中的继承一样，子类可以顺利继承父类的属性或方法。允许我们再对象之间创建复杂且类似现实世界的关系。

继承父类的类称为子类、派生类或扩展类，被继承的类被称为父类、超类或基类。

在之前的文中学到 Python 中的构造函数，并且每一个类都有一个构造函数 ​​__init__()​​ ，在 Python 中任何类都是继承于最大的基类 ​​Object​​，如下所示：

Python 3.10.4 (v3.10.4:9d38120e33, Mar 23 2022, 17:29:05) [Clang 13.0.0 (clang-1300.0.29.30)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> dir(object)
[__class__, __delattr__, __dir__, __doc__, __eq__, __format__, __ge__, __getattribute__, __gt__, __hash__, __init__, __init_subclass__, __le__, __lt__, __ne__, __new__, __reduce__, __reduce_ex__, __repr__, __setattr__, __sizeof__, __str__, __subclasshook__]
>>> 

Python 中继承类的语法如下：

class SubClass(SuperClass):

1.1 继承的简单例子

先来看一个简单的继承例子，假如有一个 ​​Car​​ 类继承于更通用的类 ​​Vehicle​​，然后也可以定义一个 ​​Motorcyle​​ 类，继承图如下：

Python 代码实现如上继承关系，如下：

class Vehicle:

    def __init__(self, started =  False, speed = 0):
        self.started = started
        self.speed = speed

    def start(self):
        self.started = True
        print("启动，皮皮虾我们走")

    def stop(self):
        self.speed = 0

    def increaseSpeed(self, delta):
        if self.started:
            self.speed += delta
            print("Vroooooom!")
        else:
            print("还没启动呢！")


class Car(Vehicle):
    trunk_open = False
    def open_trunk(self):
        self.trunk_open = True
    def close_trunk(self):
        self.trunk_open = False

我们的汽车继承了车辆类的所有方法和变量，但添加了一个额外的变量和两个方法来操作后备箱。

有时你想覆盖继承的 ​​__init__()​​ 函数。为了演示，我们可以创建一个摩托车类。大多数摩托车都有一个中心支架。我们将在初始化时添加输出或输入的功能：

class Motorcycle(Vehicle):
    def __init__(self, center_start_out = False):
        self.center_start_out = center_start_out
        super().__init__()
   def start(self):
        print("Sorry, out of fuel!")

需要注意的是，在重写构造函数时，我们继承的父类的构造函数不会被改变。如果想要更改这个功能，需要自己调用它。这是通过 ​​super()​​ 函数完成返回父类的引用，然后才能调用父类的构造函数。

class Vehicle:

    def __init__(self, started =  False, speed = 0):
        self.started = started
        self.speed = speed

    def start(self):
        self.started = True
        print("启动，皮皮虾我们走")

    def stop(self):
        self.speed = 0

    def increaseSpeed(self, delta):
        if self.started:
            self.speed += delta
            print("Vroooooom!")
        else:
            print("还没启动呢！")


class Car(Vehicle):
    trunk_open = False
    def open_trunk(self):
        self.trunk_open = True
    def close_trunk(self):
        self.trunk_open = False

class Motorcycle(Vehicle):
    def __init__(self, center_start_out = False):
        self.center_start_out = center_start_out
        super().__init__()


V = Vehicle()
C = Car()
M = Motorcycle()

print(type(V))
print(type(C))
print(type(M))

print("摩托车是交通工具的实例吗？",isinstance(M, Vehicle))

​​super()​​ 函数返回一个代表父类的临时对象。这用于访问父类的方法和属性。在 ​​super()​​ 函数的帮助下，我们还可以访问被覆盖的方法。

运行上面代码的结果如下：

2 继承的类型

2.1 单继承

单继承就是一个子类只有一个基类的继承方式，显示图如下：

最基本的例子如下：

class Animal:
  print("我是动物")

class Cat(Animal):
  print("我是猫")

2.2 多继承

多继承就是一个子类可以继承多个父类的继承方式，相对于单继承来说，多继承更复杂，容易造成菱形继承问题，即两个父类同时继承了一个基类，而子类会包含多个父类的内容，产生代码歧义。

多继承结构图：

语法结构如下：

class A:
  def __init__(self, name):
    self.name = name

  def introduction(self):
    print("我叫", self.name)


class B:
  def __init__(self, age):
    self.age = age

  def introduction(self):
    print("我今年 %d 岁了" % self.age)


class C(A, B):
  pass


c = C(18)
c.introduction()

运行代码：

我叫 18

从上面的执行结果来看，本来想介绍年龄，最后却输出了“我叫 18”，这种现象就是继承顺序导致的，类 A 在类 B 的前面，所以对于同名的属性和方法子类都会调用 类 A 的。

2.3 多级继承

当一个类继承一个子类时，它被称为多级继承。继承子类的类被称为孙子类。多级继承会导致孙子和子关系。孙子类可以访问子类和父类的属性。

多级继承结构图：

class Parent:
    str1 = "Python"


class Child(Parent):
    str2 = " is the best programming?"


class GrandChild(Child):

    def get_str(self):
        print(self.str1 + self.str2)


person = GrandChild()
person.get_str()

运行结果：

Python is the best programming?

在上面的代码示例中，GrandChild 是 Child 的一个子类，而 Child 是 Parent 的一个子类。因此，GrandChild 可以访问父类和子类的属性。

2.4 分层继承

当多个类继承同一个类时，称为分层继承。结构图如下：

代码如下：

class SuperClass:
    x = 2022


class SubClass1(SuperClass):
    pass


class SubClass2(SuperClass):
    pass


class SubClass3(SuperClass):
    pass


a = SubClass1()
b = SubClass2()
c = SubClass3()
print(a.x, b.x, c.x)

运行结果：

(2022, 2022, 2022)

2.5 Python中的混合继承

一种以上继承类型的组合称为混合继承。结构图如下：

代码例子如下:

class X:
    num = 2023


class A(X):
    pass


class B(A):
    pass


class C(A):
    pass


class D(B, C):
    pass


ob = D()
print(D.num)

在上面的代码示例中，我们结合了多级继承、多重继承和分层继承，因此创建了混合继承。输出结果：

2023

3 总结

继承允许我们定义继承另一个类的所有方法和属性的类。父类是继承的类，也称为基类、派生类。子类是从另一个类继承的类，也称为派生类。

本文介绍了 Python 的继承方法和继承的 5 种分类，并在简单的例子中实践了各种继承的方式。但继承的实际用法可不会像本文这样简单，今后介绍更多相关的知识。

希望本文能对你有所帮助，如果喜欢本文，可以点个关注。

这里是宇宙之一粟，下一篇文章见！

宇宙古今无有穷期，一生不过须臾，当思奋争。

参考链接：

• 9.5.Inheritance
• ​​Inheritance in Python with Types and Examples - Python Geeks​​