3.面向對象:繼承

2019 年 10 月 3 日
筆記

一：什麼面向對象的繼承？

比較官方的說法就是：

繼承（英語：inheritance）是面向對象軟體技術當中的一個概念。如果一個類別A「繼承自」另一個類別B，就把這個A稱為「B的子類別」，而把B稱為「A的父類別」也可以稱「B是A的超類」。繼承可以使得子類別具有父類別的各種屬性和方法，而不需要再次編寫相同的程式碼。在令子類別繼承父類別的同時，可以重新定義某些屬性，並重寫某些方法，即覆蓋父類別的原有屬性和方法，使其獲得與父類別不同的功能。另外，為子類別追加新的屬性和方法也是常見的做法。一般靜態的面向對象程式語言，繼承屬於靜態的，意即在子類別的行為在編譯期就已經決定，無法在執行期擴充。

字面意思就是：子承父業，合法繼承家產，就是如果你是獨生子，而且你也很孝順，不出意外，你會繼承你父母所有家產，他們的所有財產都會由你使用（敗家子兒除外）。

那麼用一個例子來看一下繼承：

class Person:      def __init__(self,name,sex,age):          self.name = name          self.age = age          self.sex = sex    class Cat:      def __init__(self,name,sex,age):          self.name = name          self.age = age          self.sex = sex    class Dog:      def __init__(self,name,sex,age):          self.name = name          self.age = age          self.sex = sex    # 繼承的用法：  class Aniaml(object):      def __init__(self,name,sex,age):              self.name = name              self.age = age              self.sex = sex      class Person(Aniaml):      pass    class Cat(Aniaml):      pass    class Dog(Aniaml):      pass

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繼承的有點也是顯而易見的：

1，增加了類的耦合性（耦合性不宜多，宜精）。

2，減少了重複程式碼。

3，使得程式碼更加規範化，合理化。

二繼承的分類。

就向上面的例子：

Aminal 叫做父類,基類,超類。
Person Cat Dog: 子類，派生類。
繼承：可以分單繼承，多繼承。

這裡需要補充一下python中類的種類（繼承需要）：

在python2x版本中存在兩種類.：
　　⼀個叫經典類. 在python2.2之前. ⼀直使⽤的是經典類. 經典類在基類的根如果什麼都不寫.
　　⼀個叫新式類. 在python2.2之後出現了新式類. 新式類的特點是基類的根是object類。
python3x版本中只有一種類：
python3中使⽤的都是新式類. 如果基類誰都不繼承. 那這個類會默認繼承 object

三，單繼承。

3.1 類名，對象執行父類方法

class Aniaml(object):      type_name = '動物類'        def __init__(self,name,sex,age):              self.name = name              self.age = age              self.sex = sex        def eat(self):          print(self)          print('吃東西')      class Person(Aniaml):      pass      class Cat(Aniaml):      pass      class Dog(Aniaml):      pass    # 類名：  print(Person.type_name)  # 可以調用父類的屬性，方法。  Person.eat(111)  print(Person.type_name)    # 對象：  # 實例化對象  p1 = Person('春哥','男',18)  print(p1.__dict__)  # 對象執行類的父類的屬性，方法。  print(p1.type_name)  p1.type_name = '666'  print(p1)  p1.eat()

類名，對象分別調用父類方法

3.2 執行順序

class Aniaml(object):      type_name = '動物類'      def __init__(self,name,sex,age):              self.name = name              self.age = age              self.sex = sex        def eat(self):          print(self)          print('吃東西')    class Person(Aniaml):        def eat(self):          print('%s 吃飯'%self.name)    class Cat(Aniaml):      pass    class Dog(Aniaml):      pass    p1 = Person('barry','男',18)  # 實例化對象時必須執行__init__方法,類中沒有，從父類找，父類沒有，從object類中找。  p1.eat()  # 先要執行自己類中的eat方法，自己類沒有才能執行父類中的方法。

執行順序

3.3同時執行類以及父類方法

方法一：

如果想執行父類的func方法，這個方法並且子類中夜用，那麼就在子類的方法中寫上：

父類.func(對象,其他參數)

舉例說明：

class Aniaml(object):      type_name = '動物類'      def __init__(self,name,sex,age):              self.name = name              self.age = age              self.sex = sex        def eat(self):          print('吃東西')    class Person(Aniaml):      def __init__(self,name,sex,age,mind):          '''          self = p1          name = '春哥'          sex = 'laddboy'          age = 18          mind = '有思想'          '''          # Aniaml.__init__(self,name,sex,age)  # 方法一          self.mind = mind        def eat(self):          super().eat()          print('%s 吃飯'%self.name)  class Cat(Aniaml):      pass    class Dog(Aniaml):      pass    # 方法一： Aniaml.__init__(self,name,sex,age)  # p1 = Person('春哥','laddboy',18,'有思想')  # print(p1.__dict__)    # 對於方法一如果不理解：  # def func(self):  #     print(self)  # self = 3  # func(self)

方法二：

利用super，super().func(參數)

class Aniaml(object):      type_name = '動物類'      def __init__(self,name,sex,age):              self.name = name              self.age = age              self.sex = sex        def eat(self):          print('吃東西')    class Person(Aniaml):      def __init__(self,name,sex,age,mind):          '''          self = p1          name = '春哥'          sex = 'laddboy'          age = 18          mind = '有思想'          '''          # super(Person,self).__init__(name,sex,age)  # 方法二          super().__init__(name,sex,age)  # 方法二          self.mind = mind        def eat(self):          super().eat()          print('%s 吃飯'%self.name)  class Cat(Aniaml):      pass    class Dog(Aniaml):      pass  # p1 = Person('春哥','laddboy',18,'有思想')  # print(p1.__dict__)

單繼承練習題：

# 1  class Base:      def __init__(self, num):          self.num = num      def func1(self):          print(self.num)    class Foo(Base):      pass  obj = Foo(123)  obj.func1() # 123 運⾏的是Base中的func1    # 2  class Base:      def __init__(self, num):          self.num = num      def func1(self):          print(self.num)  class Foo(Base):      def func1(self):          print("Foo. func1", self.num)  obj = Foo(123)  obj.func1() # Foo. func1 123 運⾏的是Foo中的func1    # 3  class Base:      def __init__(self, num):          self.num = num      def func1(self):          print(self.num)  class Foo(Base):      def func1(self):          print("Foo. func1", self.num)  obj = Foo(123)  obj.func1() # Foo. func1 123 運⾏的是Foo中的func1  # 4  class Base:      def __init__(self, num):          self.num = num      def func1(self):          print(self.num)          self.func2()      def func2(self):          print("Base.func2")  class Foo(Base):      def func2(self):      print("Foo.func2")  obj = Foo(123)  obj.func1() # 123 Foo.func2 func1是Base中的 func2是⼦類中的  # 再來  class Base:      def __init__(self, num):          self.num = num      def func1(self):          print(self.num)          self.func2()      def func2(self):          print(111, self.num)  class Foo(Base):      def func2(self):          print(222, self.num)  lst = [Base(1), Base(2), Foo(3)]  for obj in lst:      obj.func2() # 111 1 | 111 2 | 222 3    # 再來  class Base:      def __init__(self, num):          self.num = num      def func1(self):          print(self.num)          self.func2()      def func2(self):          print(111, self.num)  class Foo(Base):      def func2(self):          print(222, self.num)  lst = [Base(1), Base(2), Foo(3)]  for obj in lst:   obj.func1() # 那筆來吧. 好好算

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四，多繼承

class ShenXian: # 神仙      def fei(self):          print("神仙都會⻜")  class Monkey: # 猴      def chitao(self):          print("猴⼦喜歡吃桃⼦")  class SunWukong(ShenXian, Monkey): # 孫悟空是神仙, 同時也是⼀只猴      pass  sxz = SunWukong() # 孫悟空  sxz.chitao() # 會吃桃⼦  sxz.fei() # 會⻜

　　此時, 孫悟空是⼀只猴⼦, 同時也是⼀個神仙. 那孫悟空繼承了這兩個類. 孫悟空⾃然就可以執⾏這兩個類中的⽅法. 多繼承⽤起來簡單. 也很好理解. 但是多繼承中, 存在著這樣⼀個問題. 當兩個⽗類中出現了重名⽅法的時候. 這時該怎麼辦呢? 這時就涉及到如何查找⽗類⽅法的這麼⼀個問題.即MRO(method resolution order) 問題. 在python中這是⼀個很複雜的問題. 因為在不同的python版本中使⽤的是不同的演算法來完成MRO的.

這裡需要補充一下python中類的種類（繼承需要）：

4.1經典類的多繼承

雖然在python3中已經不存在經典類了. 但是經典類的MRO最好還是學⼀學. 這是⼀種樹形結構遍歷的⼀個最直接的案例. 在python的繼承體系中. 我們可以把類與類繼承關係化成⼀個樹形結構的圖. 來, 上程式碼:

class A:      pass  class B(A):      pass  class C(A):      pass  class D(B, C):      pass  class E:      pass  class F(D, E):      pass  class G(F, D):      pass  class H:      pass  class Foo(H, G):      pass

程式碼示例

對付這種mro畫圖就可以：

繼承關係圖已經有了. 那如何進⾏查找呢? 記住⼀個原則. 在經典類中采⽤的是深度優先，遍歷⽅案. 什麼是深度優先. 就是⼀條路走到頭. 然後再回來. 繼續找下⼀個.

圖中每個圈都是準備要送雞蛋的住址. 箭頭和⿊線表⽰線路. 那送雞蛋的順序告訴你入⼝在最下⾯R. 並且必須從左往右送. 那怎麼送呢?

如圖. 肯定是按照123456這樣的順序來送. 那這樣的順序就叫深度優先遍歷. ⽽如果是142356呢? 這種被稱為⼴度優先遍歷. 好了. 深度優先就說這麼多. 那麼上⾯那個圖怎麼找的呢? MRO是什麼呢? 很簡單. 記住. 從頭開始. 從左往右. ⼀條路跑到頭, 然後回頭. 繼續⼀條路跑到頭. 就是經典類的MRO演算法.

類的MRO: Foo-> H -> G -> F -> E -> D -> B -> A -> C. 你猜對了么?

4.2新式類的多繼承

4.2.1 mro序列

MRO是一個有序列表L，在類被創建時就計算出來。
通用計算公式為：

mro(Child(Base1，Base2)) = [ Child ] + merge( mro(Base1), mro(Base2), [ Base1, Base2] )  （其中Child繼承自Base1, Base2）

如果繼承至一個基類：class B(A)
這時B的mro序列為

mro( B ) = mro( B(A) )  = [B] + merge( mro(A) + [A] )  = [B] + merge( [A] + [A] )  = [B,A]

如果繼承至多個基類：class B(A1, A2, A3 …)
這時B的mro序列

mro(B) = mro( B(A1, A2, A3 …) )  = [B] + merge( mro(A1), mro(A2), mro(A3) ..., [A1, A2, A3] )  = ...

計算結果為列表，列表中至少有一個元素即類自己，如上述示例[A1,A2,A3]。merge操作是C3演算法的核心。

4.2.2. 表頭和表尾
表頭：
　　列表的第一個元素

表尾：
　　列表中表頭以外的元素集合（可以為空）

示例
　　列表：[A, B, C]
　　表頭是A，表尾是B和C

4.2.3. 列表之間的+操作
+操作：

[A] + [B] = [A, B]
（以下的計算中默認省略）
———————

merge操作示例：

如計算merge( [E,O], [C,E,F,O], [C] )  有三個列表 ：  ①      ②          ③    1 merge不為空，取出第一個列表列表①的表頭E，進行判斷     各個列表的表尾分別是[O], [E,F,O]，E在這些表尾的集合中，因而跳過當前當前列表  2 取出列表②的表頭C，進行判斷     C不在各個列表的集合中，因而將C拿出到merge外，並從所有表頭刪除     merge( [E,O], [C,E,F,O], [C]) = [C] + merge( [E,O], [E,F,O] )  3 進行下一次新的merge操作 ......  ---------------------

計算mro(A)方式：

mro(A) = mro( A(B,C) )    原式= [A] + merge( mro(B),mro(C),[B,C] )      mro(B) = mro( B(D,E) )           = [B] + merge( mro(D), mro(E), [D,E] )  # 多繼承           = [B] + merge( [D,O] , [E,O] , [D,E] )  # 單繼承mro(D(O))=[D,O]           = [B,D] + merge( [O] , [E,O]  ,  [E] )  # 拿出並刪除D           = [B,D,E] + merge([O] ,  [O])           = [B,D,E,O]      mro(C) = mro( C(E,F) )           = [C] + merge( mro(E), mro(F), [E,F] )           = [C] + merge( [E,O] , [F,O] , [E,F] )           = [C,E] + merge( [O] , [F,O]  ,  [F] )  # 跳過O，拿出並刪除           = [C,E,F] + merge([O] ,  [O])           = [C,E,F,O]    原式= [A] + merge( [B,D,E,O], [C,E,F,O], [B,C])      = [A,B] + merge( [D,E,O], [C,E,F,O],   [C])      = [A,B,D] + merge( [E,O], [C,E,F,O],   [C])  # 跳過E      = [A,B,D,C] + merge([E,O],  [E,F,O])      = [A,B,D,C,E] + merge([O],    [F,O])  # 跳過O      = [A,B,D,C,E,F] + merge([O],    [O])      = [A,B,D,C,E,F,O]  ---------------------

結果OK. 那既然python提供了. 為什麼我們還要如此⿇煩的計算MRO呢? 因為筆
試…….你在筆試的時候, 是沒有電腦的. 所以這個演算法要知道. 並且簡單的計算要會. 真是項⽬
開發的時候很少有⼈這麼去寫程式碼.

這個說完了. 那C3到底怎麼看更容易呢? 其實很簡單. C3是把我們多個類產⽣的共同繼
承留到最後去找. 所以. 我們也可以從圖上來看到相關的規律. 這個要⼤家⾃⼰多寫多畫圖就
能感覺到了. 但是如果沒有所謂的共同繼承關係. 那⼏乎就當成是深度遍歷就可以了