Python类的继承

面向对象语言的一个特性就是类的继承。继承的关系跟人类繁衍的关系相似，被继承的类称为基类（也叫做父类），继承而得的类叫派生类（也叫子类），这种关系就像人类的父子关系。

类的继承，说明了不同类直接的关系，派生类复用了基类的代码同时也继承了基类的属性和方法。派生类定义的语法如下：

派生类的定义

class DerivedClassName(BaseClassName):
    语句1
    ...
    语句n

下面我们根据这个语法来写一个继承的例子：

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

    def look(self):
        print(self.name, 'is looking')

    def walk(self):
        print(self.name, 'is walking')

class Teacher(Person):
    def __init__(self, name, age, height):
        super().__init__(name, age, height)

    def teach(self):
        print(self.name, 'is teaching')

class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, height):
        super().__init__(name, age, height)

    def learn(self):
        print(self.name, 'is learning')

if __name__ == '__main__':
    teacher = Teacher('Tom', 31, 178)
    s1 = Student('Jim', 12, 160)
    s2 = Student('Kim', 13, 162)

    teacher.look()
    teacher.walk()
    teacher.teach()
    print('==='*5)

    s1.look()
    s1.walk()
    s1.learn()
    print('==='*5)

    s2.look()
    s2.walk()
    s2.learn()

我们定义了一个基类Person，这个人有名字（name）、年龄（age）和身高（height）三个属性，还有look(), walk()两个方法。由它派生出两个类：Teacher和Student，这两个派生类继承了name, age, height属性，也继承了look(), walk()方法。但它们又有自己独有的方法，Teacher可以teach()，Student可以learn()。

运行这个示例代码，可以得到下面的信息：

Tom is looking
Tom is walking
Tom is teaching
===============
Jim is looking
Jim is walking
Jim is learning
===============
Kim is looking
Kim is walking
Kim is learning

派生类定义的执行过程与基类相同。 当构造类对象时，基类会被记住。 此信息将被用来解析属性引用：如果请求的属性在类中找不到，搜索将转往基类中进行查找。 如果基类本身也派生自其他某个类，则此规则将被递归地应用。

派生类的实例化会创建该类的一个新实例。方法引用将按以下方式解析：搜索相应的类属性，如果搜索的方法在派生类中找不到，就去基类中进行查找，如果基类本身也派生自其它类，则此规则将被递归地应用。如果搜索到了一个函数对象则方法引用就生效。

比如，Teacher中并没有定义look()，当我们调用方法teacher.look()的时候会在它的基类Person中找到并调用look()。

重载基类方法

派生类可以重载基类的方法。重载，就是重新定义。如果派生类中重新定义了基类的某方法，那么派生类的重载的这个方法就会覆盖基类中的同名方法。

例如，我们定义Student时可以重载walk()方法，让它拥有Student特征：

class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, height):
        super().__init__(name, age, height)

    def learn(self):
        print(self.name, 'is learning')

    def walk(self):
        print('Student:', self.name, 'is walking')

再次运行s1.walk()时，就会打印下面的信息：

Student: Jim is walking

Python有两个内置函数可被用于检查继承机制：

• isinstance()来检查一个实例的类型：isinstance(obj, int)仅仅会在obj.__class__为int或某个派生自int的类时为True。
• issubclass()来检查类的继承关系：issubclass(bool, int)为True，因为bool是int的子类。但是，issubclass(float, int)为False，因为float不是int的子类。

多重继承

多重继承的意思就是，一个派生类同时派生自多个基类，继承它们全部属性和方法。它的定义形式是：

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
    语句1
    ...
    语句1

对于多数应用来说，在最简单的情况下，你可以认为搜索从父类所继承属性的操作是深度优先、从左至右的，当层次结构中存在重叠时不会在同一个类中搜索两次。 因此，如果某一属性在 DerivedClassName 中未找到，则会到 Base1 中搜索它，然后（递归地）到 Base1 的基类中搜索，如果在那里未找到，再到 Base2 中搜索，依此类推。

真实情况比这个更复杂一些；方法解析顺序会动态改变以支持对 super() 的协同调用。 这种方式在某些其他多重继承型语言中被称为后续方法调用，它比单继承型语言中的 super 调用更强大。

比如，我们要定义一个“助教”类，助教是帮助老师教学的高年级同学。他兼具老师和学生的特点，我们可以让这个类多重继承“老师类”和“学生类”。

私有变量

我们上一节讲过，Python中没有类似C++中的“私有变量”。但是，大多数Python代码都遵循这样一个约定（只是约定但很重要）：带有一个下划线的名称（例如：_name）应当被动作是API的非仅供部分（无论它是函数、方法或是数据成员)。 这应当被视为一个实现细节，可能不经通知即加以改变。

由于存在对于类私有成员的有效使用场景（例如避免名称与子类所定义的名称相冲突），因此存在对此种机制的有限支持，称为名称改写。 任何形式为__name的标识符（至少带有两个前缀下划线，至多一个后缀下划线）的文本将被替换为_classname__name，其中classname为去除了前缀下划线的当前类名称。这种改写不考虑标识符的句法位置，只要它出现在类定义内部就会进行。

名称改写有助于让子类重载方法而不破坏类内方法调用。例如:

class MyList:
    def __init__(self, iterable):
        self.items_list = []
        self.__update(iterable)

    def update(self, iterable):
        for item in iterable:
            self.items_list.append(item)

    __update = update   # 把update()拷贝给私有方法

class MyListSubclass(MyList):

    def update(self, keys, values):
        # 重载 update()
        # 但不会破坏 __init__()
        for item in zip(keys, values):
            self.items_list.append(item)

这个示例中即使正在MyListSubclass引入一个__update标识符的情况下也不会出错，因为它会在MyList类中被替换为_MyList__update，而在MyListSubclass类中被替换为_MyListSubclass__update。

改写规则的设计主要是为了避免意外冲突；访问或修改被视为私有的变量仍然是可能的。这在特殊情况下甚至会很有用，例如在调试器中。

请注意传递给 exec() 或 eval() 的代码不会将发起调用类的类名视作当前类；这类似于 global 语句的效果，因此这种效果仅限于同时经过字节码编译的代码。 同样的限制也适用于 getattr(), setattr() 和 delattr()，以及对于 dict 的直接引用。

总结

类的继承体现了类的关系，基类的属性和方法可以被派生类继承，同时派生类又可以重载基类的方法。派生类既可以单独继承一个基类，也可以多重继承多个基类。Python的类没有真正意义上的私有变量，通过约定和名称改写来有限支持私有变量。