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Python的程序结构[2] -> 类/class -> 基类与继承

时间:2017-12-24 16:53:59      阅读:223      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:basic   特性   通过   方法   父类   nbsp   super   两种   href   

基类与继承 / Base Class and Inheritance Class


面向对象的特性使得 Python 中不可避免地需要使用到类和类的继承,类的继承可以使得代码很好的被重用。下面以一些代码示例说明类的继承如何使用。

 

继承一个基类


首先,定义一个基类 Animal,在初始化中设定一个基本属性以及物种信息,并设置其具有 eat 的能力(self.eat 为 True)。此处还重载了魔术方法 __getattr__,当搜索的属性不存在时返回 False(即不具备该能力),最后定义一个 show 函数来显示当前 species 信息。

 1 # ------- Basic inheritance --------
 2 class Animal:
 3     def __init__(self):
 4         self.base = "Creature"
 5         self.species = "Animal"
 6         self.eat = True
 7 
 8     def __getattr__(self, item):
 9         return False
10 
11     def show(self):
12         print("This is %s." % self.species)

接着定义一个 Bird 类,继承自 Animal ,在 Bird 的初始化函数中,首先对基类进行初始化,然后设置 species 属性,以及 fly True(代表具有 fly 的能力),并对 Bird 定义了 show 函数。同样定义 Fish 类,设置 species 信息以及 swim 为 True,且不定义 show 函数。

 1 # Note: Do not mix super and Object.__init__
 2 class Bird(Animal):
 3     def __init__(self):
 4         Animal.__init__(self)
 5         self.species = "Bird"
 6         self.fly = True
 7 
 8     def show(self):
 9         print("This is %s from %s." % (self.species, self.base))
10 
11 class Fish(Animal):
12     def __init__(self):
13         Animal.__init__(self)
14         self.species = "Fish"
15         self.swim = True

最后,对两个类分别进行实例化,并调用各自的 show 函数,

1 b = Bird()
2 f = Fish()
3 b.show()
4 f.show()

输出的结果如下,

This is Bird from Creature.
This is Fish.

从最终的输出结果可以看到,

对于 Bird 类,并没有对 base 属性进行定义,但却拥有 base 属性,即这一属性从基类 Animal 中继承得到,

而对于 Fish 类,并未定义 show 方法,但是却在实例中可以使用 show 方法。同样这一方法也是继承自基类 Animal。

这两个简单的示例中通过继承从而避免了重复的代码和定义。

 

多继承


前面的例子中使用的基类是唯一的,当需要从多个基类中继承时,则会涉及到多继承问题。下面的代码给出一个多继承问题的示例。

首先导入之前定义的两个类 Bird Fish 作为基类,然后基于这两个类派生出子类 Duck Goose,其中 Goose 中重载了初始化函数,利用 super 初始化 Goose 的基类。此时,我们希望 Duck Goose 能够继承 Bird Fish 的两个特性,fly swim

Note: 此处为示例代码,切勿混用 super 和 类的初始化函数。

 1 from inheritance_base import Bird, Fish
 2 # ------- Multi inheritance --------
 3 class Duck(Bird, Fish): pass
 4 
 5 class Goose(Bird, Fish):
 6     def __init__(self):
 7         super(Goose, self).__init__()
 8 
 9 d = Duck()
10 g = Goose()
11 print("I am %s, I can fly: %s" % (d.species, d.fly))
12 print("I am %s, I can swim: %s" % (d.species, d.swim))
13 print("I am %s, I can fly: %s" % (g.species, g.fly))
14 print("I am %s, I can swim: %s" % (g.species, g.swim))

最终的运行结果如下,

I am Bird, I can fly: True
I am Bird, I can swim: False
I am Bird, I can fly: True
I am Bird, I can swim: False

从运行的结果中看到,最后的输出却不是我们所期望的,无论是 Duck 的实例还是 Goose 的实例都不具备 swim 的属性,也就是说,Fish 的初始化并未被执行。

其原因在于,Duck 中并未定义初始化函数,因此会在父类中搜索,从而调用到 Bird 的初始化函数,所以最终显示 species 属性为 Bird,而 swim 为 False。而在 Goose 中,使用 super 也未能成功继承所有属性,这是由于 super 会依照 MRO 顺序进行搜索,使用搜索到的第一个类的对应方法。

为实现所需要的功能,在这里重新定义一个 Duck 类,重载初始化函数,在初始化函数中分别调用两个基类的初始化函数。

1 class Duck(Bird, Fish):
2     def __init__(self):
3         Bird.__init__(self)
4         Fish.__init__(self)
5 
6 d = Duck()
7 print("I am %s, I can fly: %s" % (d.species, d.fly))
8 print("I am %s, I can swim: %s" % (d.species, d.swim))

最终输出结果可以看到,species 属性被覆盖了最终显示为 Fish,而 Goose 也具备了 fly 和 swim 两个属性。

I am Fish, I can fly: True
I am Fish, I can swim: True

但这种继承依旧会引起一些问题。

 

菱形 / 钻石继承


前面的多继承使用直接调用父类初始化函数进行,表面上能够满足多继承的需求,但是仍然存在一些问题,下面以一个菱形/钻石继承来说明这一问题是如何存在的。

首先是定义 A、B、C、D 四个类,这四个类大致为菱形继承的形式。

"""
    A
    /   /    /     B      C
  \    /
   \  /
    \/
    D
"""

然后以 no-super 和 super 两种方式来实现这一继承,
在 no super 中不使用 super,直接使用调用父类初始化函数的方法来完成初始化工作,具体方式如下,

 1 # ------- no super ----------
 2 class A(object):
 3     def __init__(self):
 4         object.__init__(self)
 5         print("This is A init.")
 6 
 7 class B(A):
 8     def __init__(self):
 9         A.__init__(self)
10         print("This is B init.")
11 
12 class C(A):
13     def __init__(self):
14         A.__init__(self)
15         print("This is C init.")
16         
17 class D(B, C):
18     def __init__(self):
19         B.__init__(self)
20         C.__init__(self)
21         print("This is D init.")
22 
23 d = D()

输出结果如下,从输出中可以看出,这种方式存在一个问题,那就是对 B 和 C 的基类 A 进行了多次的初始化。这可能会造成一些不期望的结果。

This is A init.
This is B init.
This is A init.
This is C init.
This is D init.

为了避免这种现象,可以使用 super 来完成继承初始化。

 1 # ------- super ------------
 2 class A(object):
 3     def __init__(self):
 4         super(A, self).__init__()
 5         print("This is A init.")
 6 
 7 class B(A):
 8     def __init__(self):
 9         super(B, self).__init__()
10         print("This is B init.")
11 
12 class C(A):
13     def __init__(self):
14         super(C, self).__init__()
15         print("This is C init.")
16         
17 class D(B, C):
18     def __init__(self):
19         super(D, self).__init__()
20         print("This is D init.")
21 
22 d = D()

使用super的初始化结果显示如下,可以看到,此时能够实现对 A 的初始化只进行一次。这是由于 super 中实现了 MRO 的搜索算法。

This is A init.
This is C init.
This is B init.
This is D init.

 

相关阅读


1. 魔术方法 __getattr__

2. super

3. MRO 顺序

Python的程序结构[2] -> 类/class -> 基类与继承

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原文地址:http://www.cnblogs.com/stacklike/p/8098088.html

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