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python3中的继承和多态

*继承

当我们定义一个class的时候,可以从某个现有的class继承,新的class称为子类(Subclass),而被继承的class称为基类、父类或超类(Base class、Super class)。

比如,我们已经编写了一个名为 Animal 的class,有一个 run() 方法可以直接打印:

class Animal(object):

 def run(self): print(‘Animal is running...‘)  当我们需要编写 Dog 和 Cat 类时,就可以直接从 Animal 类继承: DogCatAnimal
class Dog(Animal): pass class Cat(Animal): pass 

对于 Dog 来说, Animal 就是它的父类,对于 Animal 来说, Dog 就是它的子类。 Cat 和 Dog 类似。

继承有什么好处?最大的好处是子类获得了父类的全部功能。由于 Animial 实现了 run() 方法,因此, Dog 和 Cat 作为它的子类,什么事也没干,就自动拥有了 run() 方法

如下所示

  运行结果如下:dog = Dog()
dog.run()

cat = Cat()
cat.run()
 当然,也可以对子类增加一些方法,比如对Cat类Animal is running... Animal is running...
class Cat(Animal): def run(self): print(‘Dog is running...‘) def eat(self): print(‘Eating meat...‘)  需要注意的是:当子类和父类都存在相同的 run() 方法时,我们说,子类的 run() 覆盖了父类的 run() ,在代码运行的时候,总是会调用子类的 run() 。这样,我们就获得了继承的另一个好处:多态。 run()run()run()run()

继承还可以一级一级地继承下来,就好比从爷爷到爸爸、再到儿子这样的关系。而任何类,最终都可以追溯到根类object,这些继承关系看上去就像一颗倒着的树。比如如下的继承树:

   *多态┌───────────────┐
                │    object     │
                └───────────────┘
                        │
           ┌────────────┴────────────┐
           │                         │
           ▼                         ▼
    ┌─────────────┐           ┌─────────────┐
    │   Animal    │           │    Plant    │
    └─────────────┘           └─────────────┘
           │                         │
     ┌─────┴──────┐            ┌─────┴──────┐
     │            │            │            │
     ▼            ▼            ▼            ▼
┌─────────┐  ┌─────────┐  ┌─────────┐  ┌─────────┐
│   Dog   │  │   Cat   │  │  Tree   │  │ Flower  │
└─────────┘  └─────────┘  └─────────┘  └─────────┘
要理解什么是多态,我们首先要对数据类型再作一点说明。当我们定义一个class的时候,我们实际上就定义了一种数据类型。我们定义的数据类型和Python自带的数据类型,比如str、list、dict没什么两样: 比如:
a = list() # a是list类型 b = Animal() # b是Animal类型 c = Dog() # c是Dog类型 

判断一个变量是否是某个类型可以用 isinstance() 判断:

>>> isinstance(a, list) True >>> isinstance(b, Animal) True >>> isinstance(c, Dog) True 

看来 a 、 b 、 c 确实对应着 list 、 Animal 、 Dog 这3种类型。

但是等等,试试:

>>> isinstance(c, Animal) True 

看来 c 不仅仅是 Dog , c 还是 Animal !

不过仔细想想,这是有道理的,因为 Dog 是从 Animal 继承下来的,当我们创建了一个 Dog 的实例 c 时,我们认为 c 的数据类型是 Dog 没错,但 c 同时也是 Animal 也没错, Dog 本来就是 Animal 的一种!

所以,在继承关系中,如果一个实例的数据类型是某个子类,那它的数据类型也可以被看做是父类。但是,反过来就不行:

>>> b = Animal() >>> isinstance(b, Dog) False 

Dog 可以看成 Animal ,但 Animal 不可以看成 Dog 。

要理解多态的好处,我们还需要再编写一个函数,这个函数接受一个 Animal 类型的变量:

def run_twice(animal): animal.run() animal.run() 

当我们传入 Animal 的实例时, run_twice() 就打印出:

>>> run_twice(Animal()) Animal is running... Animal is running... 

当我们传入 Dog 的实例时, run_twice() 就打印出:

>>> run_twice(Dog()) Dog is running... Dog is running... 

当我们传入 Cat 的实例时, run_twice() 就打印出:

>>> run_twice(Cat()) Cat is running... Cat is running... 

看上去没啥意思,但是仔细想想,现在,如果我们再定义一个 Tortoise 类型,也从 Animal 派生:

class Tortoise(Animal): def run(self): print(‘Tortoise is running slowly...‘) 

当我们调用 run_twice() 时,传入 Tortoise 的实例:

>>> run_twice(Tortoise()) Tortoise is running slowly... Tortoise is running slowly... 

你会发现,新增一个 Animal 的子类,不必对 run_twice() 做任何修改,实际上,任何依赖 Animal 作为参数的函数或者方法都可以不加修改地正常运行,原因就在于多态。

多态的好处就是,当我们需要传入 Dog 、 Cat 、 Tortoise ……时,我们只需要接收 Animal 类型就可以了,因为 Dog 、 Cat 、 Tortoise ……都是 Animal 类型,然后,按照 Animal 类型进行操作即可。由于 Animal 类型有 run() 方法,因此,传入的任意类型,只要是 Animal 类或者子类,就会自动调用实际类型的 run() 方法,这就是多态的意思

 

*动态语言与静态语言的区别

静态语言

对于静态语言(例如Java)来说,如果需要传入 Animal 类型,则传入的对象必须是 Animal 类型或者它的子类,否则,将无法调用 run() 方法。

动态语言

对于Python这样的动态语言来说,则不一定需要传入 Animal 类型。我们只需要保证传入的对象有一个 run() 方法就可以了。

这就是动态语言的“鸭子类型”,它并不要求严格的继承体系,一个对象只要“看起来像鸭子,走起路来像鸭子”,那它就可以被看做是鸭子。

就是说只要有一个方面相似,就能继承。

小结:继承可以把父类的所有功能都直接拿过来,这样就不必重零做起,子类只需要新增自己特有的方法,也可以把父类不适合的方法覆盖重写。

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