python继承与虚函数 python 继承方法

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烂漫树林 2024-06-24 21:03:50

文章标签 python继承与虚函数编程语言类 python 面向对象编程 文章分类 Python 后端开发

【Python进阶学习】多继承的使用及注意点

前言
Python的继承

单继承
多继承
多继承的方法执行顺序
多继承时通过super方法初始化
关于Python的_mro_方法

Python多继承的注意事项
参考文献

前言

继承（英语：inheritance）是面向对象软件技术当中的一个概念。如果一个类别B“继承自”另一个类别A，就把这个B称为“A的子类”，而把A称为“B的父类别”也可以称“A是B的超类”。继承可以使得子类具有父类别的各种属性和方法，而不需要再次编写相同的代码。在令子类别继承父类别的同时，可以重新定义某些属性，并重写某些方法，即覆盖父类别的原有属性和方法，使其获得与父类别不同的功能。另外，为子类追加新的属性和方法也是常见的做法。一般静态的面向对象编程语言，继承属于静态的，意即在子类的行为在编译期就已经决定，无法在运行期扩展。

有些编程语言支持多重继承，即一个子类可以同时有多个父类，比如C++编程语言；而在有些编程语言中，一个子类只能继承自一个父类，比如Java编程语言，这时可以透过实现接口来实现与多重继承相似的效果。

现今面向对象程序设计技巧中，继承并非以继承类别的“行为”为主，而是继承类别的“类型”，使得组件的类型一致。另外在设计模式中提到一个守则，“多用合成，少用继承”，此守则也是用来处理继承无法在运行期动态扩展行为的遗憾。

Python的继承

Python有单继承与多继承。单继承即子类继承于一个类，多继承即子类继承于多个类，多继承会比较少遇到，本章节主要讲单继承。

单继承

在继承中基类的构造方法（init()方法）不会被自动调用，它需要在其派生类的构造方法中亲自专门调用。
在调用基类的方法时，需要加上基类的类名前缀，且需要带上self参数变量。而在类中调用普通函数时并不需要带上self参数
Python 总是首先查找对应类的方法，如果它不能在派生类中找到对应的方法，它才开始到基类中逐个查找。（先在本类中查找调用的方法，找不到才去基类中找）
Python单继承的案例：

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

   def call(self):
       print(self.name, '会叫')

class Cat(Animal):
   def __init__(self,name,age,sex):
       super(Cat, self).__init__(name,age)  # 不要忘记从Animal类执行初始化
       self.sex=sex

if __name__ == '__main__':  
   c = Cat('喵喵', 2, '男')  
   c.call()  
   
# 输出 喵喵 会叫 ，Cat继承了父类Animal的方法

多继承

对于多继承，一个子类可以用多个父类的方法，这里我们先给一个案例，再来详解如果多个父类存在同名方法、父类中又有父类的同名方法时的执行顺序
demo：

class Plant:
    def __init__(self, color):
        print("init Plant start")
        self.color = color
        print("init Plant end")

    def show(self):
        print("The Plant color is:", self.color)


class Fruit:
    def __init__(self, color):
        print("init Fruit start")
        self.color = color
        print("init Fruit end")

    def show(self):
        print("The Fruit color is:", self.color)


class Melon(Fruit):
    def __init__(self, color):
        print("init Melon start")
        super(Melon, self).__init__(color)
        self.color = color
        print("init Melon end")

    def show(self):
        print("The Melon color is:", self.color)


class Mango(Fruit, Plant):
    def __init__(self, color):
        print("init Mango start")
        Plant.__init__(self, color)
        Fruit.__init__(self, color)
        self.color = color
        print("init Mango end")

    def show_color(self):
        print("The Mango color is:", self.color)


class Watermelon(Melon, Plant):
    def __init__(self, color):
        print("init Watermelon start")
        Melon.__init__(self, color)
        Plant.__init__(self, color)
        self.color = color
        print("init Watermelon end")

    def show_color(self):
        print("The Watermelon color is:", self.color)


if __name__ == "__main__":
    mango = Mango("yellow")
    mango.show()

    watermelon = Watermelon("red")
    watermelon.show()

我们定义了植物Plant类和水果Fruit类，然后定义瓜Melon类继承水果类，定义一个芒果Mango类继承Fruit和Plant类，定义一个西瓜Watermelon类继承Melon类和Plant类。
执行结果为：

init Mango start
init Plant start
init Plant end
init Fruit start
init Fruit end
init Mango end
The Fruit color is: yellow

init Watermelon start
init Melon start
init Fruit start
init Fruit end
init Melon end
init Plant start
init Plant end
init Watermelon end
The Melon color is: red

多继承的方法执行顺序

从上面的案例我们可以看出：

Mango类即使初始化顺序先初始化了Plant，再初始化Fruit类，但是执行的同名方法的顺序仍然按定义该类是括号中的继承顺序；
Watermelon类也是按括号中的继承顺序来执行同名方法，但是执行的Melon类同名方法中，即使有该执行的Melon类的父类Fruit类也有同名方法，但还是优先执行该Melon类，这与一般的单继承规则一致。
总结如下：

定义派生类时，需要注意圆括号中继承父类的顺序，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法；
如果继承的父类中，该父类还继承了别的父类，则调用同名方法时是调用最先访问到的同名方法；
支持多层父类继承，子类会继承父类所有的属性和方法，包括父类的父类的所有属性和方法。

多继承时通过super方法初始化

单继承中我们往往会使用super方法来初始化父类__init__方法，因为super方法可以防止同一个类被实例化多次。
但是这在多继承中往往会出现问题，我们把上面的例子改为如下demo：

class Plant(object):
    def __init__(self, color):
        print("init Plant start")
        self.color = color
        print("init Plant end")

    def show(self):
        print("The Plant color is:", self.color)


class Fruit(object):
    def __init__(self, color):
        print("init Fruit start")
        self.color = color
        print("init Fruit end")

    def show(self):
        print("The Fruit color is:", self.color)


class Melon(Fruit):
    def __init__(self, color):
        print("init Melon start")
        super(Melon, self).__init__(color)
        self.color = color
        print("init Melon end")

    def show(self):
        print("The Melon color is:", self.color)


class Mango(Fruit, Plant):
    def __init__(self, color):
        print("init Mango start")
        super(Mango, self).__init__(color)
        self.color = color
        print("init Mango end")

    def show_color(self):
        print("The Mango color is:", self.color)


class Watermelon(Melon, Plant):
    def __init__(self, color):
        print("init Watermelon start")
        super(Watermelon, self).__init__(color)
        self.color = color
        print("init Watermelon end")

    def show_color(self):
        print("The Watermelon color is:", self.color)


if __name__ == "__main__":
    mango = Mango("yellow")
    mango.show()

    watermelon = Watermelon("red")
    watermelon.show()

可以看到，我们只是把上面Mango类和Watermelon类初始化父类的方法改为了super方式，但是执行结果却如下：

init Mango start
init Fruit start
init Fruit end
init Mango end
The Fruit color is: yellow
init Watermelon start
init Melon start
init Fruit start
init Fruit end
init Melon end
init Watermelon end
The Melon color is: red

可以看到，两个实例中继承顺序排在后面的Plant类都没有被实例化，所以多继承中采用super是会有问题的，它只会实例化一次,所以super类并不适合使用在多继承场合。
其实导致这个问题的原因是Python中的一个**MRO(Method Resolution Order)**继承调用顺序的算法，我们要修复上面的问题，可以在Fruit类中加入super方法，把Fruit类改为：

class Fruit(object):
    def __init__(self, color):
        super().__init__(color)
        print("init Fruit start")
        self.color = color
        print("init Fruit end")

    def show(self):
        print("The Fruit color is:", self.color)

就可以达到实例化两个类的作用了

关于Python的_mro_方法

Python 中针对类提供了一个内置属性 mro 可以查看方法搜索顺序

MRO 是 method resolution order，主要用于在多继承时判断方法、属性的调用路径

Python2.3以上，MRO算法就已经改为了广度优先，防止最顶级的类被多次实例化而耗费资源：

python继承与虚函数 python 继承方法_类

从C.__mro__的值可以看出, Python的方法解析优先级从高到低为:

实例本身(instance)
类(class)
super class, 继承关系越近, 越先定义, 优先级越高.
例如我们执行print(Mango.__mro__)会得到如下返回：
(<class '__main__.Mango'>, <class '__main__.Fruit'>, <class '__main__.Plant'>, <class 'object'>)