python 继承和多态

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python继承

概述

面向对象编程 (OOP) 语言的一个主要功能就是“继承”。继承是指这样一种能力：它可以使用现有类的所有功能，并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。

通过继承创建的新类称为“子类”或“派生类”，被继承的类称为“基类”、“父类”或“超类”，继承的过程，就是从一般到特殊的过程。在某些 OOP 语言中，一个子类可以继承多个基类。但是一般情况下，一个子类只能有一个基类，要实现多重继承，可以通过多级继承来实现。

继承概念的实现方式主要有2类：实现继承、接口继承。

实现继承是指使用基类的属性和方法而无需额外编码的能力。
接口继承是指仅使用属性和方法的名称、但是子类必须提供实现的能力(子类重构爹类方法)。

在考虑使用继承时，有一点需要注意，那就是两个类之间的关系应该是“属于”关系。例如，Employee 是一个人，Manager 也是一个人，因此这两个类都可以继承 Person 类。但是 Leg 类却不能继承 Person 类，因为腿并不是一个人。

OO开发范式大致为：划分对象→抽象类→将类组织成为层次化结构(继承和合成) →用类与实例进行设计和实现几个阶段。

类的继承

继承的定义

class Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')

class Dog(Animal):
    pass

class Cat(Animal):
    pass

dog = Dog()
dog.run()

cat = Cat()
cat.run()

构造函数的继承

如果我们要给实例 c 传参，我们就要使用到构造函数，那么构造函数该如何继承，同时子类中又如何定义自己的属性？

继承类的构造方法：

1.经典类的写法：父类名称.init(self,参数1，参数2，…)

\2. 新式类的写法：super(子类，self).init(参数1，参数2，…)

class Person(object):

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.weight = 'weight'

    def talk(self):
        print("person is talking....")


class Chinese(Person):

    def __init__(self, name, age, language):  # 先继承，在重构
        Person.__init__(self, name, age)  # 继承父类的构造方法，也可以写成：super(Chinese,self).__init__(name,age)
        self.language = language  # 定义类的本身属性

    def walk(self):
        print('is walking...')


class American(Person):
    pass


c = Chinese('bigberg', 22, 'Chinese')

如果我们只是简单的在子类Chinese中定义一个构造函数，其实就是在重构。这样子类就不能继承父类的属性了。所以我们在定义子类的构造函数时，要先继承再构造，这样我们也能获取父类的属性了。

子类构造函数基础父类构造函数过程如下：

实例化对象c ----> c 调用子类__init__() ---- > 子类__init__()继承父类__init__() ----- > 调用父类 init()

子类对父类方法的重写

如果我们对基类/父类的方法需要修改，可以在子类中重构该方法。如下的talk()方法

class Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')

class Dog(Animal):
    def run(self):
        print('hello')

class Cat(Animal):
    pass

dog = Dog()
dog.run()

cat = Cat()
cat.run()

类继承的事例

class SchoolMember(object):
    '''学习成员基类'''
    member = 0
 
    def __init__(self, name, age, sex):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex
        self.enroll()
 
    def enroll(self):
        '注册'
        print('just enrolled a new school member [%s].' % self.name)
        SchoolMember.member += 1
 
    def tell(self):
        print('----%s----' % self.name)
        for k, v in self.__dict__.items():
            print(k, v)
        print('----end-----')
 
    def __del__(self):
        print('开除了[%s]' % self.name)
        SchoolMember.member -= 1
 
 
class Teacher(SchoolMember):
    '教师'
    def __init__(self, name, age, sex, salary, course):
        SchoolMember.__init__(self, name, age, sex)
        self.salary = salary
        self.course = course
 
    def teaching(self):
        print('Teacher [%s] is teaching [%s]' % (self.name, self.course))
 
 
class Student(SchoolMember):
    '学生'
 
    def __init__(self, name, age, sex, course, tuition):
        SchoolMember.__init__(self, name, age, sex)
        self.course = course
        self.tuition = tuition
        self.amount = 0
 
    def pay_tuition(self, amount):
        print('student [%s] has just paied [%s]' % (self.name, amount))
        self.amount += amount
 
t1 = Teacher('Wusir', 28, 'M', 3000, 'python')
t1.tell()
s1 = Student('haitao', 38, 'M', 'python', 30000)
s1.tell()
s2 = Student('lichuang', 12, 'M', 'python', 11000)
print(SchoolMember.member)
del s2
 
print(SchoolMember.member)
 
 
 
# 输出
----end-----
just enrolled a new school member [haitao].
----haitao----
age 38
sex M
name haitao
amount 0
course python
tuition 30000
----end-----
just enrolled a new school member [lichuang].
3
开除了[lichuang]
2
开除了[Wusir]
开除了[haitao]

Python 类的多态

在说明多态是什么之前，我们在 Child 类中重写 print_title() 方法：若为male，print boy；若为female，print girl

class Person(object):
    def __init__(self,name,sex):
        self.name = name
        self.sex = sex
        
    def print_title(self):
        if self.sex == "male":
            print("man")
        elif self.sex == "female":
            print("woman")

class Child(Person):                # Child 继承 Person
    def print_title(self):
        if self.sex == "male":
            print("boy")
        elif self.sex == "female":
            print("girl")
        
May = Child("May","female")
Peter = Person("Peter","male")

print(May.name,May.sex,Peter.name,Peter.sex)
May.print_title()
Peter.print_title()

当子类和父类都存在相同的 print_title()方法时，子类的 print_title() 覆盖了父类的 print_title()，在代码运行时，会调用子类的 print_title()

这样，我们就获得了继承的另一个好处：多态。

多态的好处就是，当我们需要传入更多的子类，例如新增 Teenagers、Grownups 等时，我们只需要继承 Person 类型就可以了，而print_title()方法既可以直不重写（即使用Person的），也可以重写一个特有的。这就是多态的意思。调用方只管调用，不管细节，而当我们新增一种Person的子类时，只要确保新方法编写正确，而不用管原来的代码。这就是著名的“开闭”原则：

对扩展开放（Open for extension）：允许子类重写方法函数
对修改封闭（Closed for modification）：不重写，直接继承父类方法函数

子类重写构造函数

子类可以没有构造函数，表示同父类构造一致；子类也可重写构造函数；现在，我们需要在子类 Child 中新增两个属性变量：mother 和 father，我们可以构造如下（建议子类调用父类的构造方法，参见后续代码）：

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

class Child(Person):                # Child 继承 Person
    def __init__(self,name,sex,mother,father):
        self.name = name
        self.sex = sex
        self.mother = mother
        self.father = father

May = Child("May","female","April","June")
print(May.name,May.sex,May.mother,May.father)    

Person

若父类构造函数包含很多属性，子类仅需新增1、2个，会有不少冗余的代码，这边，子类可对父类的构造方法进行调用，参考如下：

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

class Child(Person):                          # Child 继承 Person
    def __init__(self,name,sex,mother,father):
        Person.__init__(self,name,sex)        # 子类对父类的构造方法的调用
        self.mother = mother
        self.father = father

May = Child("May","female","April","June")
print(May.name,May.sex,May.mother,May.father)

python多重继承

Python虽然支持多继承，但是python支持的多继承也是有限的。

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？
Python 中的 MRO —— 方法搜索顺序

Python 中针对类提供了一个内置属性 mro 可以查看方法搜索顺序
MRO 是 method resolution order，主要用于在多继承时判断方法、属性的调用路径
```
print(C.__mro__)  #C是多继承后的类名
```
输出结果
```
(<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class 'object'>)
```
- 在搜索方法时，是按照 mro 的输出结果从左至右的顺序查找的
- 如果在当前类中找到方法，就直接执行，不再搜索
- 如果没有找到，就查找下一个类中是否有对应的方法，如果找到，就直接执行，不再搜索
- 如果找到最后一个类，还没有找到方法，程序报错

多继承的使用

#1.多继承：子类有多个父类
 
class Human:
    def __init__(self, sex):
        self.sex = sex
 
    def p(self):
        print("这是Human的方法")
 
 
class Person:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
 
    def p(self):
        print("这是Person的方法")
 
    def person(self):
        print("这是我person特有的方法")
 
 
class Teacher(Person):
    def __init__(self, name, age):
        super().__init__(name)
        self.age = age
 
 
class Student(Human, Person):
    def __init__(self, name, sex, grade):
    #要想调用特定父类的构造器可以使用父类名.__init__方式。多继承使用super，会有一个坑，具体参考后面
       Human.__init__(self,sex)
       Person.__init__(self,name)
       self.grade = grade
 
 
class Son(Human, Teacher):
    def __init__(self, sex, name, age, fan):
        Human.__init__(self, sex)
        Teacher.__init__(self, name, age)
        self.fan = fan
 
 
# ------创建对象 -------------
stu = Student("tom", "male", 88)
print(stu.name,stu.sex,stu.grade)
stu.p()  # 虽然父类Human和Person都有同名P()方法 ，但是调用的是括号里的第一个父类Human的方法
 
 
son1 = Son("jerry", "female", 18, "打球")
son1.person()  # 可以调用父类的父类的方法。
son1.p()  # 子类调用众多父类中同名的方法，按继承的顺序查找。
=====================================================================================
tom male 88
这是Human的方法
这是我person特有的方法
这是Human的方法

总结

需要注意圆括号中继承父类的顺序，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法。
支持多层父类继承，子类会继承父类所有的属性和方法，包括父类的父类的所有属性和方法。

多继承的使用注意事项

#1.多继承子类对父类构造方法的调用
class Human:
    def __init__(self,sex):
        self.sex = sex
    def p(self):
        print("这是Human的方法")
    def str1(self):
        print("this si"+str(self.sex))
 
class Person:
    def __init__(self,name):
        self.name = name
    def p(self):
        print("这是Person的方法")
    def person(self):
        print("这是我person特有的方法")
 
    def str2(self):
        print( "this is:" + str(self.name))
 
class Student(Human,Person): #注意子类如果没有构造方法时，按括号内父类的继承顺序去继承父类构造方法，只继承一个
    def prin(self):
        print("student")
#------创建对象 -------------
#stu1=Studnent("男","tom")报错。
stu = Student("sex") #这里继承的是Huma的构造方法。
stu.p()
stu.str1() 
#stu.str2()报错，因为即使human和person都是一个参数的构造方法，但是这里继承调用的是第一个Human的构造方法
====================================================================================
这是Human的方法
this sisex

总结：

子类从多个父类派生，而子类又没有自己的构造函数时，
按顺序继承，哪个父类在最前面且它又有自己的构造函数，就继承它的构造函数；
如果最前面第一个父类没有构造函数，则继承第2个的构造函数，第2个没有的话，再往后找，以此类推。

多继承时使用super调用父类属性方法的注意事项

不使用super调用父类方法，使用父类名.方法名的形式。

class Parent(object):
    def __init__(self, name):
        print('parent的init开始被调用')
        self.name = name
        print('parent的init结束被调用')
 
class Son1(Parent):
    def __init__(self, name, age):
        print('Son1的init开始被调用')
        self.age = age
        Parent.__init__(self, name) #直接使用父类名.方法名的方式调用父类的__init__方法
        print('Son1的init结束被调用')
 
class Son2(Parent):
    def __init__(self, name, gender):
        print('Son2的init开始被调用')
        self.gender = gender
        Parent.__init__(self, name) #
        print('Son2的init结束被调用')
 
class Grandson(Son1, Son2):
    def __init__(self, name, age, gender):
        print('Grandson的init开始被调用')
        Son1.__init__(self, name, age)  # 单独调用父类的初始化方法
        Son2.__init__(self, name, gender)
        print('Grandson的init结束被调用')
 
gs = Grandson('grandson', 12, '男') 
print('姓名：', gs.name)
print('年龄：', gs.age)
print('性别：', gs.gender)
 
'''执行结果如下：
Grandson的init开始被调用
Son1的init开始被调用
parent的init开始被调用
parent的init结束被调用
Son1的init结束被调用
Son2的init开始被调用
parent的init开始被调用
parent的init结束被调用
Son2的init结束被调用
Grandson的init结束被调用
姓名： grandson
年龄： 12
性别： 男
'''

注意：上面代码里当在子类中通过父类名调用时，parent被执行了2次

使用super调用父类中的方法，注意分析程序的执行顺序。

class Parent(object):
    def __init__(self, name, *args, **kwargs):  # 为避免多继承报错，使用不定长参数，接受参数
        print('parent的init开始被调用')
        self.name = name
        print('parent的init结束被调用')
 
class Son1(Parent):
    def __init__(self, name, age, *args, **kwargs):  # 为避免多继承报错，使用不定长参数，接受参数
        print('Son1的init开始被调用')
        self.age = age
        super().__init__(name, *args, **kwargs)  # 为避免多继承报错，使用不定长参数，接受参数
        print('Son1的init结束被调用')
 
class Son2(Parent):
    def __init__(self, name, gender, *args, **kwargs):  # 为避免多继承报错，使用不定长参数，接受参数
        print('Son2的init开始被调用')
        self.gender = gender
        super().__init__(name, *args, **kwargs)  # 为避免多继承报错，使用不定长参数，接受参数
        print('Son2的init结束被调用')
 
class Grandson(Son1, Son2):
    def __init__(self, name, age, gender):
        print('Grandson的init开始被调用')
        # 多继承时，相对于使用类名.__init__方法，要把每个父类全部写一遍
        # 而super只用一句话，执行了全部父类的方法，这也是为何多继承需要全部传参的一个原因
        # super(Grandson, self).__init__(name, age, gender) 效果和下面的一样
        super().__init__(name, age, gender)
        print('Grandson的init结束被调用')
 
print(Grandson.__mro__) #搜索顺序
 
gs = Grandson('grandson', 12, '男')
 
print('姓名：', gs.name)
print('年龄：', gs.age)
print('性别：', gs.gender)
 
'''结果如下：
(<class '__main__.Grandson'>, <class '__main__.Son1'>, <class '__main__.Son2'>, <class '__main__.Parent'>, <class 'object'>)
Grandson的init开始被调用
Son1的init开始被调用
Son2的init开始被调用
parent的init开始被调用
parent的init结束被调用
Son2的init结束被调用
Son1的init结束被调用
Grandson的init结束被调用
姓名： grandson
年龄： 12
性别： 男
'''

注意：在上面模块中，当在子类中通过super调用父类方法时，parent被执行了1次。

super调用过程：上面gs初始化时，先执行grandson中init方法, 其中的init有super调用，每执行到一次super时，都会从__mro__方法元组中顺序查找搜索。所以先调用son1的init方法，在son1中又有super调用，这个时候就就根据__mro__表去调用son2的init，然后在son2中又有super调用，这个就根据mro表又去调用parent中的init，直到调用object中的init. 所以上面的打印结果如此，要仔细分析执行过程。

提示：

super().__init__相对于类名.init，在单继承上用法基本无差
但在多继承上有区别，super方法能保证每个父类的方法只会执行一次，而使用类名的方法会导致方法被执行多次，具体看前面的输出结果
多继承时，使用super方法，对父类的传参数，应该是由于python中super的算法导致的原因，必须把参数全部传递，否则会报错
单继承时，使用super方法，则不能全部传递，只能传父类方法所需的参数，否则会报错
多继承时，相对于使用类名.__init__方法，要把每个父类全部写一遍, 而使用super方法，只需写一句话便执行
全部父类的方法，这也是为何多继承需要全部传参的一个原因

单继承使用super调用父类方法

class Parent(object):
    def __init__(self, name):
        print('parent的init开始被调用')
        self.name = name
        print('parent的init结束被调用')

class Son1(Parent):
    def __init__(self, name, age):
        print('Son1的init开始被调用')
        self.age = age
        super().__init__(name)  # 单继承不能提供全部参数
        print('Son1的init结束被调用')

class Grandson(Son1):
    def __init__(self, name, age, gender):
        print('Grandson的init开始被调用')
        super().__init__(name, age)  # 单继承不能提供全部参数
        print('Grandson的init结束被调用')

gs = Grandson('grandson', 12, '男')
print('姓名：', gs.name)
print('年龄：', gs.age)

print(‘parent的init开始被调用’)
self.name = name
print(‘parent的init结束被调用’)

class Son1(Parent):
def init(self, name, age):
print(‘Son1的init开始被调用’)
self.age = age
super().init(name) # 单继承不能提供全部参数
print(‘Son1的init结束被调用’)

class Grandson(Son1):
def init(self, name, age, gender):
print(‘Grandson的init开始被调用’)
super().init(name, age) # 单继承不能提供全部参数
print(‘Grandson的init结束被调用’)

gs = Grandson(‘grandson’, 12, ‘男’)
print(‘姓名：’, gs.name)
print(‘年龄：’, gs.age)