Python面向对象特性 - 继承

Posted 2021-02-07

面向对象有3大特性：继承、多态、封装，本章介绍 Python中的 继承 特性~
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什么是继承

继承是创建类的一种方式，在 Python中支持多继承，即在创建类的时候可以继承一个或者多个父类。
在继承关系中，被继承的类通常称为父类（或超类，基类），新建的类则称为子类（或派生类）。
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继承的优势在于可以有效地重用代码，提高代码的可读性~
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继承示例：

class Fu_1:    # 父类
    pass

class Fu_2:    # 父类
    pass

class Zi_1(Fu_1):   # 单继承
    pass

class Zi_2(Fu_1, Fu_2):    # 多继承
    pass

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上述示例中，Fu_1 和 Fu_2 没有继承任何类，在 Python3 中，这样就会默认继承object类，而在 Python2 中，默认不会继承 object类，注意区分 ~
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可通过 类的内置属性 __bases__ 查看这个类 继承的所有父类

print(Zi_1.__bases__)
print(Zi_2.__bases__)

# 输出结果：
(<class ‘__main__.Fu_1‘>,)
(<class ‘__main__.Fu_1‘>, <class ‘__main__.Fu_2‘>)

重用与派生

重用

在开发过程中，若新建的一个类和已创建的另一个类 属性及方法大致相同，则可以让新建的类（子类）继承已创建的类（父类），这样子类会继承父类的所有属性，包括数据属性和函数属性，实现了代码重用，代码变得简洁，可以有效缩短开发周期~

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

    def say(self):
        print(‘Hello !‘)

class Son(Father):
    pass

p = Son(‘baby‘, 19)
p.say()

# 输出结果：
Hello !

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派生

在继承过程中，子类也可以添加或者重新定义这些属性，当父类和子类中有同名的属性时（包括数据属性和函数属性），会先调用子类中的属性（操作的是子类的实例化对象）

class Father:
    city = ‘NB‘
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def say(self):
        print(‘Hello !   ‘ + self.city)

class Son(Father):
    city = ‘HZ‘
    def say(self):
        print(‘你好 ~   ‘ + self.city)

    def eat(self):
        pass

p = Son(‘baby‘, 19)
p.say()

# 输出结果：
你好 ~   HZ

super

在子类的函数中，若是要重用父类中某个函数的功能，可以直接通过 super 来调用父类中的函数，当然也可以通过 类名.func() 来调用，只不过这样与调用普通函数无异。这个经常使用在需要对父类的同名方法进行扩展的场景~

class Father:
    def say(self):
        print(‘Hello !‘)

    def introduce(self):
        print(‘Father‘)

class Son(Father):
    def say(self):
        super().say()
        # Father.say(self)   # 通过 类名.func()，输出结果一致
        print(‘你好 ~‘)

p = Son()
p.say()

# 输出结果
Hello !
你好 ~

上述示例中，使用 super的时候省略了2个参数：Son（当前类名称，注意不是父类），self（当前对象）

super().say()
# 等同于
super(Son, self).say()

由于 super 方法中已经默认传递了self参数，所以后面的函数不需要再次传递self~
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注意：super关键字只在新式类中有，Python3中所有的类都是新式类...
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在子类的函数中使用super方法，不一定仅调用同名的父类函数，也可以调用其他的父类函数~

def say(self):
        super().introduce()
        print(‘你好 ~‘)

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如下示例中子类对父类的 init方法 进行了扩展，这是一种较为常用的使用方式~

class Father:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    def say(self):
        print(‘Hello !‘)

class Son(Father):
    def __init__(self, name, age, hobby):
        super().__init__(name, age)
        self.hobby = hobby

    def say(self):
        super().say()
        print(‘你好 ~‘)

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super方法不光可以在类的内部使用，也可以在类的外部的使用，在类的外部使用时，super方法不可以省略参数

# 外部使用super
p = Son()
super(Son, p).say()

# 输出结果：
Hello !

Python中多继承的继承顺序

上面已经说过，Python3 中所有的类都是新式类，新建的类没有继承任何类的时候，会默认继承 object 类。
在 Python2中，经典类和新式类并存，新建的类若是没有继承任何类，则这个类为经典类，只有显示地继承了 object 类或其子类，这个类才是新式类~

# Python2中
class C1:        # 经典类
    pass

class C2(C1):   # 经典类
    pass

class C3(object):   # 新式类
    pass

# Python3中
class N1:         # 新式类
    pass

class N2(N1):   # 新式类
    pass

class N3(object):   # 新式类
    pass

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在Python中支持多继承，新式类和经典类的继承顺序有所差异，以下以钻石继承为例给出示例：

class A(object):
    def fun(self):
        print(‘from A‘)

class B(A):
    def fun(self):
        print(‘from B‘)

class C(A):
    def fun(self):
        print(‘from C‘)

class D(B):
    def fun(self):
        print(‘from D‘)

class E(C):
    def fun(self):
        print(‘from E‘)

class F(D, E):
    # def fun(self):
    #     print(‘from F‘)
    pass

上述多个类的继承关系如下图所示：

当前环境为Python3，即新式类，可通过内置的__mro__方法查看继承顺序：

f1 = F()
# f1.fun()
print(F.__mro__)

# 输出结果：
(<class ‘__main__.F‘>, <class ‘__main__.D‘>, <class ‘__main__.B‘>, <class ‘__main__.E‘>, <class ‘__main__.C‘>, <class ‘__main__.A‘>, <class ‘object‘>)

即新式类的继承顺序：F->D->B->E->C->A，广度优先。
那什么是继承顺序呢？就是寻找父类的顺序，例如这里调用 f1对象（F类的实例化对象）的 fun方法，若F类中没有这个方法，就去D类中寻找，若D类中也没有，就去B类中寻找，然后是E类，C类，A类，即按照 MRO列表上 从左到右查找基类~
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若这里的类是经典类，则继承顺序为：F->D->B->A->E->C ，深度优先~
广度优先 与 深度优先 的区别在于，广度优先算法在查找基类的时候，若之后能找到的，则之后再进行查找，若之后找不到的，现在就去查找。例如，通过E，C也能再次找到A，则先不找A，但是通过E，C不能再次找到B，所以查找D之后就找B，查找B之后不会去查找A，而是在C之后再去查找A~
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再看如下示例，由于B和C只能通过一条途径找到，所以新式类和经典类的继承顺序一致：

新式类继承顺序：F->D->B->E->C
经典类继承顺序：F->D->B->E->C

结合super的多继承顺序

若是在钻石继承中用到了 super 关键字，super 会去调用父类的对应方法，但是 super 的本质并不是直接找父类，而是根据调用者的节点位置的广度优先顺序来查找的。即 按照广度优先的继承顺序找到上一个类~
Tip：super 关键字只有在新式类中有，所以肯定是按照广度优先的继承顺序来进行查找的~
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class A:
    def func(self):
        print(‘A‘)

class B(A):
    def func(self):
        super().func()
        print(‘B‘)

class C(A):
    def func(self):
        super().func()
        print(‘C‘)

class D(B, C):
    def func(self):
        super().func()
        print(‘D‘)

d = D()
d.func()

# 输出结果：
A
C
B
D

上述多个类的继承关系如下图所示：

当前使用的是新式类，继承顺序为：D->B->C->A（经典类的继承顺序为：F->B->A->C）
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其中super的调用过程如下：
D类的 func() 方法中的 super().func() 会调用 B类的 func() 方法，B类的 func() 方法中的super().func() 会调用 C类的 func() 方法，C类的 func() 方法中的 super().func() 会调用 A类的 func() 方法~
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当然在单继承中不会有这样的问题~
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.................^_^