Python / 05 Python 类的继承和多继承

Python 类的继承和多继承

在面向对象的程序设计中,定义一个新的 class 的时候,可以从某个现有的 class 继承,新的 class 称为子类,而被继承的 class 称为基类、父类或超类。

Python 中继承的语法如下:

class Parent:
    pass

class Child(Parent):
    pass
  • 在第 1 行,定义了父类 Parent;
  • 在第 4 行,定义了子类 Child,语法 Child(Parent) 表示类 Child 继承于类 Parent。

子类继承父类的属性和方法,使得子类具有父类的属性和方法,从而实现代码重用;同时,子类可以增加自己特有的方法。例如,下图中定义了 3 个类,类 Teacher 与类 Student 继承于类 Person,如图所示:

  • 父类 Person 定义了属性 name 和 age,定义了方法 introduce,这些属性和方法被子类继承
  • 子类 Teacher 定义了自己特有的属性 salary,定义了自己特有的方法 showSalary
  • 子类 Student 定义了自己特有的属性 grade,定义了自己特有的方法 showGrade

1. 在子类中增加属性和方法

1.1 编写父类 Person

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

    def introduce(self):
        print('My name is', self.name)
        print('My age is', self.age)
  • 在第 2 行,定义构造方法 __init__,设置属性 name 和 age
  • 在第 6 行,定义方法 introduce,打印属性 name 和 age

1.2 编写子类 Teacher

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

    def showSalary(self):
        print('My salary is', self.salary)
  • 在第 1 行,通过语法 Teacher(Person),定义继承于 Person 的类 Teacher
  • 在第 5 行,在构造方法中,增加类 Teacher 特有的属性 salary
  • 在第 7 行,定义方法 showSalary,打印属性 salary

1.3 编写子类 Student

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

    def showGrade(self):
        print('My grade is', self.grade)
  • 在第 1 行,通过语法 Student(Person),定义继承于 Person 的类 Student
  • 在第 5 行,在构造方法中,增加类 Student 特有的属性 grade
  • 在第 7 行,定义方法 showGrade,打印属性 grade

1.4 创建实例

teacher = Teacher('tom', 30, 5000)
teacher.introduce()
teacher.showSalary()
print()
student = Student('jerry', 10, 90)
student.introduce()
student.showGrade()
  • 在第 1 行,创建实例 teacher
    • 在第 2 行,调用父类方法 introduce
    • 在第 3 行,调用自己特有的方法 showSalary
  • 在第 5 行,创建实例 student
    • 在第 6 行,调用父类方法 introduce
    • 在第 7 行,调用自己特有的方法 showGrade

运行程序,输出如下结果

My name is tom
My age is 30
My salary is 5000

My name is jerry
My age is 10
My grade is 90
  • 第 1 行到第 3 行,是 teacher 的输出结果
  • 第 5 行到第 7 行,是 student 的输出结果

2. 在子类中调用父类的构造方法

2.1 代码重复的问题

在前面的小节中,类 Person 的构造方法如下:

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

类 Teacher 的构造方法如下:

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

类 Student 的构造方法如下:

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

在这 3 段初始化代码中,存在明显的代码重复,我们希望:

  • 初始化类 Teacher 的属性 name、age、salary 时,可以重用父类 Person 的初始化代码
  • 初始化类 Student 的属性 name、age、grade 时,可以重用父类 Person 的初始化代码

2.2 编写父类 Person

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

    def introduce(self):
        print('My name is', self.name)
        print('My age is', self.age)
  • 在第 2 行,定义构造方法 __init__,设置属性 name 和 age
  • 在第 6 行,定义方法 introduce,打印属性 name 和 age

2.3 编写子类 Teacher

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

    def showSalary(self):
        print('My salary is', self.salary)
  • 在第 1 行,通过语法 Teacher(Person),定义继承于 Person 的类 Teacher
  • 在第 3 行,通过语法 Person.__init(self, name, age)__ 调用父类的构造方法 __init__,对属性 name 和 age 进行设置
  • 在第 4 行,在构造方法中,增加类 Teacher 特有的属性 salary
  • 在第 6 行,定义方法 showSalary,打印属性 salary

2.4 编写子类 Student

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

    def showGrade(self):
        print('My grade is', self.grade)
  • 在第 1 行,通过语法 Student(Person),定义继承于 Person 的类 Student
  • 在第 3 行,通过语法 Person.__init(self, name, age)__ 调用父类的构造方法 __init__,对属性 name 和 age 进行设置
  • 在第 4 行,在构造方法中,增加类 Student 特有的属性 grade
  • 在第 6 行,定义方法 showGrade,打印属性 grade

2.5 创建实例

teacher = Teacher('tom', 30, 5000)
teacher.introduce()
teacher.showSalary()
print()
student = Student('jerry', 10, 90)
student.introduce()
student.showGrade()
  • 在第 1 行,创建实例 teacher
    • 在第 2 行,调用父类方法 introduce
    • 在第 3 行,调用自己特有的方法 showSalary
  • 在第 5 行,创建实例 student
    • 在第 6 行,调用父类方法 introduce
    • 在第 7 行,调用自己特有的方法 showGrade

运行程序,输出如下结果

My name is tom
My age is 30
My salary is 5000

My name is jerry
My age is 10
My grade is 90
  • 第 1 行到第 3 行,是 teacher 的输出结果
  • 第 5 行到第 7 行,是 student 的输出结果

3. 多继承

定义一个新的 class 的时候,可以从多个现有的 class 继承,如果继承多个父类,称为多继承。Python 中多继承的语法如下:

class Father:
    pass

class Mother:
    pass

class Child(Father, Mother):
    pass
  • 在第 1 行,定义了父类 Father
  • 在第 4 行,定义了父类 Mother
  • 在第 7 行,定义了子类 Child,它继承于两个父类:Father 和 Mother

子类继承所有父类的属性和方法,从而实现代码重用。

4. 多继承的例子

4.1 概述

本节构造 3 个类:Father、Mother 和 Child,Child 继承于两个类 Father 和 Mother,它继承了这两个类的属性和方法,同时有自己特有的属性和方法,如下图所示:

4.2 编写父类 Father

class Father:
    def __init__(self, father_attr):
        self.father_attr = father_attr

    def father_method(self):
        print('father_attr =', self.father_attr)
  • 在第 3 行,定义类 Father 的属性 father_attr
  • 在第 5 行,定义类 Father 的方法 father_method

4.3 编写父类 Mother

class Mother:
    def __init__(self, mother_attr):
        self.mother_attr = mother_attr

    def mother_method(self):
        print('mother_attr =', self.mother_attr)
  • 在第 3 行,定义类 Mother 的属性 mother_attr
  • 在第 5 行,定义类 Mother 的方法 mother_method

4.4 编写子类 Child

class Child(Father, Mother):
    def __init__(self, father_attr, mother_attr, child_attr):
        Father.__init__(self, father_attr)
        Mother.__init__(self, mother_attr)
        self.child_attr = child_attr

    def child_method(self):
        print('child_attr =', self.child_attr)     
  • 在第 1 行,定义类 Child,继承于 Father 和 Mother
  • 在第 3 行,调用父类 Father 的构造方法
  • 在第 4 行,调用父类 Mother 的构造方法
  • 在第 7 行,定义类 Child 的方法 child_method

4.5 创建实例

child = Child('Father', 'Mother', 'Child')        
child.father_method()
child.mother_method()
child.child_method()
  • 在第 1 行,创建实例 Child
  • 在第 2 行,调用继承于父类 Father 的方法 father_method
  • 在第 3 行,调用继承于父类 Mother 的方法 mother_method
  • 在第 4 行,调用类自己的方法 child_method

程序输出结果如下:

father_attr = Father
mother_attr = Mother
child_attr = Child