05. Python 类的继承和多继承

在面向对象的程序设计中，定义一个新的 class 的时候，可以从某个现有的 class 继承，新的 class 称为子类，而被继承的 class 称为基类、父类或超类。

Python 中继承的语法如下：

class Parent:
    pass

class Child(Parent):
    pass

• 在第 1 行，定义了父类 Parent；
• 在第 4 行，定义了子类 Child，语法 Child(Parent) 表示类 Child 继承于类 Parent。

子类继承父类的属性和方法，使得子类具有父类的属性和方法，从而实现代码重用；同时，子类可以增加自己特有的方法。例如，下图中定义了 3 个类，类 Teacher 与类 Student 继承于类 Person。

• 父类 Person 定义了属性 name 和 age，定义了方法 introduce，这些属性和方法被子类继承；
• 子类 Teacher 定义了自己特有的属性 salary，定义了自己特有的方法 showSalary；
• 子类 Student 定义了自己特有的属性 grade，定义了自己特有的方法 showGrade。

1. 在子类中增加属性和方法

1.1 编写父类 Person

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def introduce(self):
        print('My name is', self.name)
        print('My age is', self.age)

• 在第 2 行，定义构造方法 __init__，设置属性 name 和 age；
• 在第 6 行，定义方法 introduce，打印属性 name 和 age。

1.2 编写子类 Teacher

class Teacher(Person):
    def __init__(self, name, age, salary):
        self.name = name
        self.age = age
        self.salary = salary

    def showSalary(self):
        print('My salary is', self.salary)

• 在第 1 行，通过语法 Teacher(Person)，定义继承于 Person 的类 Teacher；
• 在第 5 行，在构造方法中，增加类 Teacher 特有的属性 salary；
• 在第 7 行，定义方法 showSalary，打印属性 salary。

1.3 编写子类 Student

class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, grade):
        self.name = name
        self.age = age
        self.grade = grade

    def showGrade(self):
        print('My grade is', self.grade)

• 在第 1 行，通过语法 Student(Person)，定义继承于 Person 的类 Student
• 在第 5 行，在构造方法中，增加类 Student 特有的属性 grade
• 在第 7 行，定义方法 showGrade，打印属性 grade

1.4 创建实例

teacher = Teacher('tom', 30, 5000)
teacher.introduce()
teacher.showSalary()
print()
student = Student('jerry', 10, 90)
student.introduce()
student.showGrade()

• 在第 1 行，创建实例 teacher
  • 在第 2 行，调用父类方法 introduce
  • 在第 3 行，调用自己特有的方法 showSalary
• 在第 5 行，创建实例 student
  • 在第 6 行，调用父类方法 introduce
  • 在第 7 行，调用自己特有的方法 showGrade

运行程序，输出如下结果：

My name is tom
My age is 30
My salary is 5000

My name is jerry
My age is 10
My grade is 90

• 第 1 行到第 3 行，是 teacher 的输出结果；
• 第 5 行到第 7 行，是 student 的输出结果。

2. 在子类中调用父类的构造方法

2.1 代码重复的问题

在前面的小节中，类 Person 的构造方法如下:

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

类 Teacher 的构造方法如下：

class Teacher(Person):
    def __init__(self, name, age, salary):
        self.name = name
        self.age = age
        self.salary = salary

类 Student 的构造方法如下：

class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, grade):
        self.name = name
        self.age = age
        self.grade = grade

在这 3 段初始化代码中，存在明显的代码重复，我们希望：

• 初始化类 Teacher 的属性 name、age、salary 时，可以重用父类 Person 的初始化代码；
• 初始化类 Student 的属性 name、age、grade 时，可以重用父类 Person 的初始化代码。

2.2 编写父类 Person

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def introduce(self):
        print('My name is', self.name)
        print('My age is', self.age)

• 在第 2 行，定义构造方法 __init__，设置属性 name 和 age；
• 在第 6 行，定义方法 introduce，打印属性 name 和 age。

2.3 编写子类 Teacher

class Teacher(Person):
    def __init__(self, name, age, salary):
        Person.__init__(self, name, age)
        self.salary = salary

    def showSalary(self):
        print('My salary is', self.salary)

• 在第 1 行，通过语法 Teacher(Person)，定义继承于 Person 的类 Teacher；
• 在第 3 行，通过语法Person.__init(self, name, age)__调用父类的构造方法__init__，对属性 name 和 age 进行设置；
• 在第 4 行，在构造方法中，增加类 Teacher 特有的属性 salary；
• 在第 6 行，定义方法 showSalary，打印属性 salary。

2.4 编写子类 Student

class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, grade):
        Person.__init__(self, name, age)
        self.grade = grade

    def showGrade(self):
        print('My grade is', self.grade)

• 在第 1 行，通过语法 Student(Person)，定义继承于 Person 的类 Student；
• 在第 3 行，通过语Person.__init(self, name, age)__调用父类的构造方法__init__，对属性 name 和 age 进行设置；
• 在第 4 行，在构造方法中，增加类 Student 特有的属性 grade；
• 在第 6 行，定义方法 showGrade，打印属性 grade。

2.5 创建实例

teacher = Teacher('tom', 30, 5000)
teacher.introduce()
teacher.showSalary()
print()
student = Student('jerry', 10, 90)
student.introduce()
student.showGrade()

• 在第 1 行，创建实例 teacher
  • 在第 2 行，调用父类方法 introduce
  • 在第 3 行，调用自己特有的方法 showSalary
• 在第 5 行，创建实例 student
  • 在第 6 行，调用父类方法 introduce
  • 在第 7 行，调用自己特有的方法 showGrade

运行程序，输出如下结果：

My name is tom
My age is 30
My salary is 5000

My name is jerry
My age is 10
My grade is 90

• 第 1 行到第 3 行，是 teacher 的输出结果
• 第 5 行到第 7 行，是 student 的输出结果

3. 多继承

定义一个新的 class 的时候，可以从多个现有的 class 继承，如果继承多个父类，称为多继承。Python 中多继承的语法如下：

class Father:
    pass

class Mother:
    pass

class Child(Father, Mother):
    pass

• 在第 1 行，定义了父类 Father；
• 在第 4 行，定义了父类 Mother；
• 在第 7 行，定义了子类 Child，它继承于两个父类：Father 和 Mother。

子类继承所有父类的属性和方法，从而实现代码重用。

4. 多继承的例子

4.1 概述

本节构造 3 个类：Father、Mother 和 Child，Child 继承于两个类 Father 和 Mother，它继承了这两个类的属性和方法，同时有自己特有的属性和方法。

4.2 编写父类 Father

class Father:
    def __init__(self, father_attr):
        self.father_attr = father_attr

    def father_method(self):
        print('father_attr =', self.father_attr)

• 在第 3 行，定义类 Father 的属性 father_attr；
• 在第 5 行，定义类 Father 的方法 father_method。

4.3 编写父类 Mother

class Mother:
    def __init__(self, mother_attr):
        self.mother_attr = mother_attr

    def mother_method(self):
        print('mother_attr =', self.mother_attr)

• 在第 3 行，定义类 Mother 的属性 mother_attr
• 在第 5 行，定义类 Mother 的方法 mother_method

4.4 编写子类 Child

class Child(Father, Mother):
    def __init__(self, father_attr, mother_attr, child_attr):
        Father.__init__(self, father_attr)
        Mother.__init__(self, mother_attr)
        self.child_attr = child_attr

    def child_method(self):
        print('child_attr =', self.child_attr)     

• 在第 1 行，定义类 Child，继承于 Father 和 Mother；
• 在第 3 行，调用父类 Father 的构造方法；
• 在第 4 行，调用父类 Mother 的构造方法；
• 在第 7 行，定义类 Child 的方法 child_method。

4.5 创建实例

child = Child('Father', 'Mother', 'Child')        
child.father_method()
child.mother_method()
child.child_method()

• 在第 1 行，创建实例 Child；
• 在第 2 行，调用继承于父类 Father 的方法 father_method；
• 在第 3 行，调用继承于父类 Mother 的方法 mother_method；
• 在第 4 行，调用类自己的方法 child_method。

程序输出结果如下：

father_attr = Father
mother_attr = Mother
child_attr = Child

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