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Python如何操作使用繼承和多型方法?案例詳解

在OOP程式設計中,當我們定義一個class的時候,可以從某個現有的class繼承,新的class稱為子類(Subclass),而被繼承的class稱為基類、父類或超類(Base class、Super class)。 Python怎麼使用繼承和多型操作方法 比如,我們已經編寫了一個名為Animal的class,有一個run()方法可以直接列印:

class Animal(object): def run(self): print(‘Animal is running…’) 當我們需要編寫Dog和Cat類時,就可以直接從Animal類繼承:

class Dog(Animal): pass

class Cat(Animal): pass 對於Dog來說,Animal就是它的父類,對於Animal來說,Dog就是它的子類。Cat和Dog類似。 如果你覺得看這些理論知識乏味不夠形象,可以加小編Python扣扣裙【278136312】 裙公告裡面有講的非常詳細全面的視訊資料,生動的講解可以讓你思路更清晰,遇到問題裡面有大佬解答指導! 繼承有什麼好處?最大的好處是子類獲得了父類的全部功能。由於Animial實現了run()方法,因此,Dog和Cat作為它的子類,什麼事也沒幹,就自動擁有了run()方法:

dog = Dog() dog.run()

cat = Cat() cat.run() 執行結果如下:

Animal is running… Animal is running… 當然,也可以對子類增加一些方法,比如Dog類:

class Dog(Animal):

def run(self):
    print('Dog is running...')

def eat(self):
    print('Eating meat...')

繼承的第二個好處需要我們對程式碼做一點改進。你看到了,無論是Dog還是Cat,它們run()的時候,顯示的都是Animal is running…,符合邏輯的做法是分別顯示Dog is running…和Cat is running…,因此,對Dog和Cat類改進如下:

class Dog(Animal):

def run(self):
    print('Dog is running...')

class Cat(Animal):

def run(self):
    print('Cat is running...')

再次執行,結果如下:

Dog is running… Cat is running… 當子類和父類都存在相同的run()方法時,我們說,子類的run()覆蓋了父類的run(),在程式碼執行的時候,總是會呼叫子類的run()。這樣,我們就獲得了繼承的另一個好處:多型。

要理解什麼是多型,我們首先要對資料型別再作一點說明。當我們定義一個class的時候,我們實際上就定義了一種資料型別。我們定義的資料型別和Python自帶的資料型別,比如str、list、dict沒什麼兩樣:

a = list() # a是list型別 b = Animal() # b是Animal型別 c = Dog() # c是Dog型別 判斷一個變數是否是某個型別可以用isinstance()判斷:

isinstance(a, list) True

isinstance(b, Animal) True

isinstance(c, Dog) True 看來a、b、c確實對應著list、Animal、Dog這3種類型。

但是等等,試試:

isinstance(c, Animal) True 看來c不僅僅是Dog,c還是Animal!

不過仔細想想,這是有道理的,因為Dog是從Animal繼承下來的,當我們建立了一個Dog的例項c時,我們認為c的資料型別是Dog沒錯,但c同時也是Animal也沒錯,Dog本來就是Animal的一種!如果你覺得看這些理論知識乏味不夠形象,可以加小編Python扣扣裙【278136312】 裙公告裡面有講的非常詳細全面的視訊資料,生動的講解可以讓你思路更清晰,遇到問題裡面有大佬解答指導! 所以,在繼承關係中,如果一個例項的資料型別是某個子類,那它的資料型別也可以被看做是父類。但是,反過來就不行:

b = Animal() isinstance(b, Dog) False Dog可以看成Animal,但Animal不可以看成Dog。

要理解多型的好處,我們還需要再編寫一個函式,這個函式接受一個Animal型別的變數:

def run_twice(animal): animal.run() animal.run() 當我們傳入Animal的例項時,run_twice()就打印出:

run_twice(Animal()) Animal is running… Animal is running… 當我們傳入Dog的例項時,run_twice()就打印出:

run_twice(Dog()) Dog is running… Dog is running… 當我們傳入Cat的例項時,run_twice()就打印出:

run_twice(Cat()) Cat is running… Cat is running… 看上去沒啥意思,但是仔細想想,現在,如果我們再定義一個Tortoise型別,也從Animal派生:

class Tortoise(Animal): def run(self): print(‘Tortoise is running slowly…’) 當我們呼叫run_twice()時,傳入Tortoise的例項:

run_twice(Tortoise()) Tortoise is running slowly… Tortoise is running slowly… 你會發現,新增一個Animal的子類,不必對run_twice()做任何修改,實際上,任何依賴Animal作為引數的函式或者方法都可以不加修改地正常執行,原因就在於多型。

多型的好處就是,當我們需要傳入Dog、Cat、Tortoise……時,我們只需要接收Animal型別就可以了,因為Dog、Cat、Tortoise……都是Animal型別,然後,按照Animal型別進行操作即可。由於Animal型別有run()方法,因此,傳入的任意型別,只要是Animal類或者子類,就會自動呼叫實際型別的run()方法,這就是多型的意思:

對於一個變數,我們只需要知道它是Animal型別,無需確切地知道它的子型別,就可以放心地呼叫run()方法,而具體呼叫的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat還是Tortoise物件上,由執行時該物件的確切型別決定,這就是多型真正的威力:呼叫方只管呼叫,不管細節,而當我們新增一種Animal的子類時,只要確保run()方法編寫正確,不用管原來的程式碼是如何呼叫的。這就是著名的“開閉”原則:

對擴充套件開放:允許新增Animal子類;

對修改封閉:不需要修改依賴Animal型別的run_twice()等函式。

繼承還可以一級一級地繼承下來,就好比從爺爺到爸爸、再到兒子這樣的關係。而任何類,最終都可以追溯到根類object,這些繼承關係看上去就像一顆倒著的樹。比如如下的繼承樹:

            ┌───────────────┐
            │    object     │
            └───────────────┘
                    │
       ┌────────────┴────────────┐
       │                         │
       ▼                         ▼
┌─────────────┐           ┌─────────────┐
│   Animal    │           │    Plant    │
└─────────────┘           └─────────────┘
       │                         │
 ┌─────┴──────┐            ┌─────┴──────┐
 │            │            │            │
 ▼            ▼            ▼            ▼

┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │ Dog │ │ Cat │ │ Tree │ │ Flower │ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ 靜態語言 vs 動態語言 對於靜態語言(例如Java)來說,如果需要傳入Animal型別,則傳入的物件必須是Animal型別或者它的子類,否則,將無法呼叫run()方法。

對於Python這樣的動態語言來說,則不一定需要傳入Animal型別。我們只需要保證傳入的物件有一個run()方法就可以了:

class Timer(object): def run(self): print(‘Start…’) 這就是動態語言的“鴨子型別”,它並不要求嚴格的繼承體系,一個物件只要“看起來像鴨子,走起路來像鴨子”,那它就可以被看做是鴨子。

Python的“file-like object“就是一種鴨子型別。對真正的檔案物件,它有一個read()方法,返回其內容。但是,許多物件,只要有read()方法,都被視為“file-like object“。許多函式接收的引數就是“file-like object“,你不一定要傳入真正的檔案物件,完全可以傳入任何實現了read()方法的物件。

總結下: 繼承可以把父類的所有功能都直接拿過來,這樣就不必重零做起,子類只需要新增自己特有的方法,也可以把父類不適合的方法覆蓋重寫。動態語言的鴨子型別特點決定了繼承不像靜態語言那樣是必須的。