零基础学Python:类(4)

本节介绍类中一个非常重要的东西——继承,其实也没有那么重要,只是听起来似乎有点让初学者晕头转向,然后就感觉它属于很高级的东西,真是情况如何?学了之后你自然有感受。

在现实生活中,“继承”意味着一个人从另外一个人那里得到了一些什么,比如“继承革命先烈的光荣传统”、“某人继承他老爹的万贯家产”等。总之,“继承”之后,自己就在所继承的方面省力气、不用劳神费心,能轻松得到,比如继承了万贯家产,自己就一夜之间变成富豪。如果继承了“革命先烈的光荣传统”,自己是不是一下就变成革命者呢?

当然,生活中的继承或许不那么严格,但是编程语言中的继承是有明确规定和稳定的预期结果的。

由上面对继承的表述,可以简单总结出继承的意图或者好处:

  • 可以实现代码重用,但不是仅仅实现代码重用,有时候根本就没有重用
  • 实现属性和方法继承

诚然,以上也不是全部,随着后续学习,对继承的认识会更深刻。好友令狐虫曾经这样总结继承:

他是大牛,或许读者感觉比较高深,没关系,随着你的实践经验的积累,你也能对这个问题有自己独到的见解。

或许你也要问我的观点是什么?我的观点就是:走着瞧!怎么理解?继续向下看,只有你先深入这个问题,才能跳到更高层看这个问题。小马过河的故事还记得吧?只有亲自走入河水中,才知道河水的深浅。

对于python中的继承,前面一直在使用,那就是我们写的类都是新式类,所有新式类都是继承自object类。不要忘记,新式类的一种写法:

class NewStyle(object):
    pass

这就是典型的继承。

基本概念

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

__metaclass__ = type

class Person:
    def speak(self):
        print "I love you."

    def setHeight(self):
        print "The height is: 1.60m ."

    def breast(self, n):
        print "My breast is: ",n

class Girl(Person):
    def setHeight(self):
        print "The height is:1.70m ."

if __name__ == "__main__":
    cang = Girl()
    cang.setHeight()
    cang.speak()
    cang.breast(90)

上面这个程序,保存之后运行:

$ python 20901.py 
The height is:1.70m .
I love you.
My breast is:  90

对以上程序进行解释,从中体会继承的概念和方法。

首先定义了一个类Person,在这个类中定义了三个方法。注意,没有定义初始化函数,初始化函数在类中不是必不可少的。

然后又定义了一个类Girl,这个类的名字后面的括号中,是上一个类的名字,这就意味着Girl继承了Person,Girl是Person的子类,Person是Girl的父类。

既然是继承了Person,那么Girl就全部拥有了Person中的方法和属性(上面的例子虽然没有列出属性)。但是,如果Girl里面有一个和Person同样名称的方法,那么就把Person中的同一个方法遮盖住了,显示的是Girl中的方法,这叫做方法的重写

实例化类Girl之后,执行实例方法cang.setHeight(),由于在类Girl中重写了setHeight方法,那么Person中的那个方法就不显作用了,在这个实例方法中执行的是类Girl中的方法。

虽然在类Girl中没有看到speak方法,但是因为它继承了Person,所以cang.speak()就执行类Person中的方法。同理cang.breast(90),它们就好像是在类Girl里面已经写了这两个方法一样。既然继承了,就是我的了。

多重继承

所谓多重继承,就是只某一个类的父类,不止一个,而是多个。比如:

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

__metaclass__ = type

class Person:
    def eye(self):
        print "two eyes"

    def breast(self, n):
        print "The breast is: ",n

class Girl:
    age = 28
    def color(self):
        print "The girl is white"

class HotGirl(Person, Girl):
    pass

if __name__ == "__main__":
    kong = HotGirl()
    kong.eye()
    kong.breast(90)
    kong.color()
    print kong.age

在这个程序中,前面有两个类:Person和Girl,然后第三个类HotGirl继承了这两个类,注意观察继承方法,就是在类的名字后面的括号中把所继承的两个类的名字写上。但是第三个类中什么方法也没有。

然后实例化类HotGirl,既然继承了上面的两个类,那么那两个类的方法就都能够拿过来使用。保存程序,运行一下看看

$ python 20902.py 
two eyes
The breast is:  90
The girl is white
28

值得注意的是,这次在类Girl中,有一个age = 28,在对HotGirl实例化之后,因为继承的原因,这个类属性也被继承到HotGirl中,因此通过实例属性kong.age一样能够得到该数据。

由上述两个实例,已经清楚看到了继承的特点,即将父类的方法和属性全部承接到子类中;如果子类重写了父类的方法,就使用子类的该方法,父类的被遮盖。

多重继承的顺序

多重继承的顺序很必要了解。比如,如果一个子类继承了两个父类,并且两个父类有同样的方法或者属性,那么在实例化子类后,调用那个方法或属性,是属于哪个父类的呢?造一个没有实际意义,纯粹为了解决这个问题的程序:

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

class K1(object):
    def foo(self):
        print "K1-foo"

class K2(object):
    def foo(self):
        print "K2-foo"
    def bar(self):
        print "K2-bar"

class J1(K1, K2):
    pass

class J2(K1, K2):
    def bar(self):
        print "J2-bar"

class C(J1, J2):
    pass

if __name__ == "__main__":
    print C.__mro__
    m = C()
    m.foo()
    m.bar()

这段代码,保存后运行:

$ python 20904.py 
(<class '__main__.C'>, <class '__main__.J1'>, <class '__main__.J2'>, <class '__main__.K1'>, <class '__main__.K2'>, <type 'object'>)
K1-foo
J2-bar

代码中的print C.__mro__是要打印出类的继承顺序。从上面清晰看出来了。如果要执行foo()方法,首先看J1,没有,看J2,还没有,看J1里面的K1,有了,即C==>J1==>J2==>K1;bar()也是按照这个顺序,在J2中就找到了一个。

这种对继承属性和方法搜索的顺序称之为“广度优先”。

新式类用以及python3.x中都是按照此顺序原则搜寻属性和方法的。

但是,在旧式类中,是按照“深度优先”的顺序的。因为后面读者也基本不用旧式类,所以不举例。如果读者愿意,可以自己模仿上面代码,探索旧式类的“深度优先”含义。

super函数

对于初始化函数的继承,跟一般方法的继承,还有点不同。可以看下面的例子:

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

__metaclass__ = type

class Person:
    def __init__(self):
        self.height = 160

    def about(self, name):
        print "{} is about {}".format(name, self.height)

class Girl(Person):
    def __init__(self):
        self.breast = 90

    def about(self, name):
        print "{} is a hot girl, she is about {}, and her breast is {}".format(name, self.height, self.breast)

if __name__ == "__main__":
    cang = Girl()
    cang.about("canglaoshi")

在上面这段程序中,类Girl继承了类Person。在类Girl中,初始化设置了self.breast = 90,由于继承了Person,按照前面的经验,Person的初始化函数中的self.height = 160也应该被Girl所继承过来。然后在重写的about方法中,就是用self.height

实例化类Girl,并执行cang.about("canglaoshi"),试图打印出一句话canglaoshi is a hot girl, she is about 160, and her bereast is 90。保存程序,运行之:

$ python 20903.py 
Traceback (most recent call last):
  File "20903.py", line 22, in <module>
    cang.about("canglaoshi")
  File "20903.py", line 18, in about
    print "{} is a hot girl, she is about {}, and her breast is {}".format(name, self.height, self.breast)
AttributeError: 'Girl' object has no attribute 'height'

报错!

程序员有一句名言:不求最好,但求报错。报错不是坏事,是我们长经验的时候,是在告诉我们,那么做不对。

重要的是看报错信息。就是我们要打印的那句话出问题了,报错信息显示self.height是不存在的。也就是说类Girl没有从Person中继承过来这个属性。

原因是什么?仔细观察类Girl,会发现,除了刚才强调的about方法重写了,__init__方法,也被重写了。不要认为它的名字模样奇怪,就不把它看做类中的方法(函数),它跟类Person中的__init__重名了,也同样是重写了那个初始化函数。

这就提出了一个问题。因为在子类中重写了某个方法之后,父类中同样的方法被遮盖了。那么如何再把父类的该方法调出来使用呢?纵然被遮盖了,应该还是存在的,不要浪费了呀。

python中有这样一种方法,这种方式是被提倡的方法:super函数。

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

__metaclass__ = type

class Person:
    def __init__(self):
        self.height = 160

    def about(self, name):
        print "{} is about {}".format(name, self.height)

class Girl(Person):
    def __init__(self):
        super(Girl, self).__init__()
        self.breast = 90

    def about(self, name):
        print "{} is a hot girl, she is about {}, and her breast is {}".format(name, self.height, self.breast)
        super(Girl, self).about(name)

if __name__ == "__main__":
    cang = Girl()
    cang.about("canglaoshi")

在子类中,__init__方法重写了,为了调用父类同方法,使用super(Girl, self).__init__()的方式。super函数的参数,第一个是当前子类的类名字,第二个是self,然后是点号,点号后面是所要调用的父类的方法。同样在子类重写的about方法中,也可以调用父类的about方法。

执行结果:

$ python 20903.py 
canglaoshi is a hot girl, she is about 160, and her breast is 90
canglaoshi is about 160

最后要提醒注意:super函数仅仅适用于新式类。当然,你一定是使用的新式类。“喜新厌旧”是程序员的嗜好。