Python 面向对象进阶

15.1 继承

继承允许一个类获取另一个类的属性和方法。

基本语法

class 父类:
    pass

class 子类(父类):
    pass

示例

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def speak(self):
        print(f"{self.name} 发出声音")

class Dog(Animal):
    def bark(self):
        print(f"{self.name} 汪汪叫!")

class Cat(Animal):
    def meow(self):
        print(f"{self.name} 喵喵叫!")

dog = Dog("旺财")
dog.speak()  # 旺财 发出声音
dog.bark()   # 旺财 汪汪叫!

cat = Cat("小白")
cat.speak()  # 小白 发出声音
cat.meow()   # 小白 喵喵叫!

15.2 方法重写

子类可以重写父类的方法。

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def speak(self):
        print(f"{self.name} 发出声音")

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        print(f"{self.name} 汪汪叫!")

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        print(f"{self.name} 喵喵叫!")

animals = [Dog("旺财"), Cat("小白"), Dog("大黄")]
for animal in animals:
    animal.speak()
# 输出:
# 旺财 汪汪叫!
# 小白 喵喵叫!
# 大黄 汪汪叫!

15.3 super() 函数

super() 用于调用父类方法。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    
    def introduce(self):
        print(f"我是{self.name}，{self.age}岁")

class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, student_id):
        super().__init__(name, age)  # 调用父类构造
        self.student_id = student_id
    
    def introduce(self):
        super().introduce()  # 调用父类方法
        print(f"学号: {self.student_id}")

s = Student("Alice", 20, "2024001")
s.introduce()
# 输出:
# 我是Alice，20岁
# 学号: 2024001

15.4 多态

多态允许不同类的对象对同一消息做出不同响应。

class Shape:
    def area(self):
        pass

class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height
    
    def area(self):
        return self.width * self.height

class Circle(Shape):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius
    
    def area(self):
        import math
        return math.pi * self.radius ** 2

def print_area(shape):
    print(f"面积: {shape.area():.2f}")

rect = Rectangle(5, 3)
circle = Circle(4)

print_area(rect)    # 面积: 15.00
print_area(circle)  # 面积: 50.27

15.5 多重继承

Python 支持一个类继承多个父类。

class Flyer:
    def fly(self):
        print("飞行中...")

class Swimmer:
    def swim(self):
        print("游泳中...")

class Duck(Flyer, Swimmer):
    def quack(self):
        print("嘎嘎叫!")

duck = Duck()
duck.fly()   # 飞行中...
duck.swim()  # 游泳中...
duck.quack() # 嘎嘎叫!

MRO（方法解析顺序）

class A:
    def process(self):
        print("A")

class B(A):
    def process(self):
        print("B")

class C(A):
    def process(self):
        print("C")

class D(B, C):
    pass

d = D()
d.process()  # B（按 MRO 顺序）
print(D.mro())  # 查看解析顺序

15.6 类方法作为替代构造器

class Date:
    def __init__(self, year, month, day):
        self.year = year
        self.month = month
        self.day = day
    
    @classmethod
    def from_string(cls, date_str):
        year, month, day = map(int, date_str.split("-"))
        return cls(year, month, day)
    
    @classmethod
    def today(cls):
        import datetime
        now = datetime.date.today()
        return cls(now.year, now.month, now.day)
    
    def __str__(self):
        return f"{self.year}-{self.month:02d}-{self.day:02d}"

d1 = Date(2024, 11, 30)
d2 = Date.from_string("2024-11-30")
d3 = Date.today()

print(d1)  # 2024-11-30
print(d2)  # 2024-11-30
print(d3)  # 当前日期

15.7 组合 vs 继承

组合（Has-A 关系）

class Engine:
    def start(self):
        print("引擎启动")

class Car:
    def __init__(self):
        self.engine = Engine()  # 组合
    
    def start(self):
        self.engine.start()
        print("汽车启动")

car = Car()
car.start()

选择建议

继承：Is-A 关系（狗是动物）
组合：Has-A 关系（汽车有引擎）
优先使用组合，更灵活

15.8 类型检查

class Animal:
    pass

class Dog(Animal):
    pass

dog = Dog()

# isinstance() - 检查实例
print(isinstance(dog, Dog))     # True
print(isinstance(dog, Animal))  # True
print(isinstance(dog, object))  # True

# issubclass() - 检查类继承
print(issubclass(Dog, Animal))  # True
print(issubclass(Animal, Dog))  # False

15.9 本章小结

继承实现代码复用，子类可重写父类方法
super() 调用父类方法
多态允许不同类响应同一方法
支持多重继承，注意 MRO 顺序
类方法可作为替代构造器
优先使用组合而非继承
isinstance() 和 issubclass() 用于类型检查

练习题

创建 Vehicle 基类，派生 Car 和 Bike 类
创建 Employee 类，派生 Manager 和 Developer 类
使用多态实现不同形状的面积计算

以下代码输出什么？

class A:
    def show(self):
        print("A")
class B(A):
    pass
b = B()
print(isinstance(b, A))