python基礎篇:面向對象編程之類的繼承

面向對象程序編程 Python 設計 平地摔VS天然呆 2019-06-12

面嚮對象語言的一個特性就是類的繼承。繼承的關係跟人類繁衍的關係相似,被繼承的類稱為基類(也叫做父類),繼承而得的類叫派生類(也叫子類),這種關係就像人類的父子關係。

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類的繼承,說明了不同類直接的關係,派生類複用了基類的代碼同時也繼承了基類的屬性和方法。派生類定義的語法如下:

派生類的定義

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下面我們根據這個語法來寫一個繼承的例子:

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我們定義了一個基類Person,這個人有名字(name)、年齡(age)和身高(height)三個屬性,還有look(), walk()兩個方法。由它派生出兩個類:Teacher和Student,這兩個派生類繼承了name, age, height屬性,也繼承了look(), walk()方法。但它們又有自己獨有的方法,Teacher可以teach(),Student可以learn()。

運行這個示例代碼,可以得到下面的信息:

python基礎篇:面向對象編程之類的繼承

派生類定義的執行過程與基類相同。 當構造類對象時,基類會被記住。 此信息將被用來解析屬性引用:如果請求的屬性在類中找不到,搜索將轉往基類中進行查找。 如果基類本身也派生自其他某個類,則此規則將被遞歸地應用。

派生類的實例化會創建該類的一個新實例。方法引用將按以下方式解析:搜索相應的類屬性,如果搜索的方法在派生類中找不到,就去基類中進行查找,如果基類本身也派生自其它類,則此規則將被遞歸地應用。如果搜索到了一個函數對象則方法引用就生效。

比如,Teacher中並沒有定義look(),當我們調用方法teacher.look()的時候會在它的基類Person中找到並調用look()。

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重載基類方法

派生類可以重載基類的方法。重載,就是重新定義。如果派生類中重新定義了基類的某方法,那麼派生類的重載的這個方法就會覆蓋基類中的同名方法。

例如,我們定義Student時可以重載walk()方法,讓它擁有Student特徵:

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再次運行s1.walk()時,就會打印下面的信息:

Student: Jim is walking

Python有兩個內置函數可被用於檢查繼承機制:

  • isinstance()來檢查一個實例的類型:isinstance(obj, int)僅僅會在obj.__class__為int或某個派生自int的類時為True。
  • issubclass()來檢查類的繼承關係:issubclass(bool, int)為True,因為bool是int的子類。但是,issubclass(float, int)為False,因為float不是int的子類。

多重繼承

多重繼承的意思就是,一個派生類同時派生自多個基類,繼承它們全部屬性和方法。它的定義形式是:

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對於多數應用來說,在最簡單的情況下,你可以認為搜索從父類所繼承屬性的操作是深度優先、從左至右的,當層次結構中存在重疊時不會在同一個類中搜索兩次。 因此,如果某一屬性在 DerivedClassName 中未找到,則會到 Base1 中搜索它,然後(遞歸地)到 Base1 的基類中搜索,如果在那裡未找到,再到 Base2 中搜索,依此類推。

真實情況比這個更復雜一些;方法解析順序會動態改變以支持對 super() 的協同調用。 這種方式在某些其他多重繼承型語言中被稱為後續方法調用,它比單繼承型語言中的 super 調用更強大。

比如,我們要定義一個“助教”類,助教是幫助老師教學的高年級同學。他兼具老師和學生的特點,我們可以讓這個類多重繼承“老師類”和“學生類”。

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私有變量

我們上一節講過,Python中沒有類似C++中的“私有變量”。但是,大多數Python代碼都遵循這樣一個約定(只是約定但很重要):帶有一個下劃線的名稱(例如:_name)應當被動作是API的非僅供部分(無論它是函數、方法或是數據成員)。 這應當被視為一個實現細節,可能不經通知即加以改變。

由於存在對於類私有成員的有效使用場景(例如避免名稱與子類所定義的名稱相沖突),因此存在對此種機制的有限支持,稱為名稱改寫。 任何形式為__name的標識符(至少帶有兩個前綴下劃線,至多一個後綴下劃線)的文本將被替換為_classname__name,其中classname為去除了前綴下劃線的當前類名稱。這種改寫不考慮標識符的句法位置,只要它出現在類定義內部就會進行。

名稱改寫有助於讓子類重載方法而不破壞類內方法調用。例如:

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這個示例中即使正在MyListSubclass引入一個__update標識符的情況下也不會出錯,因為它會在MyList類中被替換為_MyList__update,而在MyListSubclass類中被替換為_MyListSubclass__update。

改寫規則的設計主要是為了避免意外衝突;訪問或修改被視為私有的變量仍然是可能的。這在特殊情況下甚至會很有用,例如在調試器中。

請注意傳遞給 exec() 或 eval() 的代碼不會將發起調用類的類名視作當前類;這類似於 global 語句的效果,因此這種效果僅限於同時經過字節碼編譯的代碼。 同樣的限制也適用於 getattr(), setattr() 和 delattr(),以及對於 dict 的直接引用。

總結

類的繼承體現了類的關係,基類的屬性和方法可以被派生類繼承,同時派生類又可以重載基類的方法。派生類既可以單獨繼承一個基類,也可以多重繼承多個基類。Python的類沒有真正意義上的私有變量,通過約定和名稱改寫來有限支持私有變量。

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