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Python 继承和多态

news 2025/8/11 8:13:23

Python 里的继承和多态是面向对象编程（OOP）的核心概念，学好了能让你的代码更灵活、可复用，还能少写不少重复代码。

参考文章：Python 继承和多态 | 简单一点学习 easyeasy.me

1. 什么是继承？

继承的基本概念

继承就是让一个类（子类）“继承”另一个类（父类）的属性和方法。子类可以直接用父类的功能，还能根据需要扩展或修改。打个比方，父类就像是“模板”，子类是基于模板再加工的“定制版”。

为什么需要继承

代码复用：不用重复写相同的代码，父类的功能直接拿来用。
逻辑清晰：把通用的功能放父类，子类只管自己的“个性”部分。
扩展性强：子类可以加新功能，也可以改父类的行为。

Python 中类的基本定义回顾

在 Python 里，类用 class 关键字定义，属性是类的“变量”，方法是类的“函数”。来看个简单例子：

class Animal:def __init__(self, name):self.name = namedef speak(self):return f"{self.name} 发出声音"# 创建一个实例
dog = Animal("小狗")
print(dog.speak())  # 输出：小狗 发出声音

2. 单继承的实现

定义父类和子类

Python 的继承很简单，子类在定义时括号里写上父类的名字。子类会自动拥有父类的属性和方法。

class Animal:  # 父类def __init__(self, name):self.name = namedef speak(self):return f"{self.name} 发出声音"class Dog(Animal):  # 子类，继承 Animalpass# 测试
dog = Dog("旺财")
print(dog.speak())  # 输出：旺财 发出声音

Dog 啥也没干，但因为继承了 Animal，它直接能用 speak 方法。

子类如何调用父类的方法和属性

子类可以用 super() 来调用父类的 __init__ 或其他方法，方便在子类里扩展父类的功能。

class Dog(Animal):def __init__(self, name, breed):super().__init__(name)  # 调用父类的 __init__self.breed = breed  # 子类新增属性def speak(self):  # 重写父类方法return f"{self.name} 汪汪叫"# 测试
dog = Dog("旺财", "哈士奇")
print(dog.speak())  # 输出：旺财 汪汪叫
print(dog.breed)    # 输出：哈士奇

方法重写（Override）

子类可以“重写”父类的方法，改成自己的逻辑。像上面例子，Dog 重写了 speak，让它输出“汪汪叫”而不是“发出声音”。

3. 多继承和 MRO

什么是多继承

Python 允许一个类同时继承多个父类，这叫多继承。听起来很酷，但用不好容易把代码搞乱。来看例子：

class Flyer:def fly(self):return "我在飞！"class Swimmer:def swim(self):return "我在游！"class Duck(Animal, Flyer, Swimmer):  # 鸭子继承了三个类def __init__(self, name):super().__init__(name)# 测试
duck = Duck("唐老鸭")
print(duck.speak())  # 输出：唐老鸭 发出声音
print(duck.fly())    # 输出：我在飞！
print(duck.swim())   # 输出：我在游！

Duck 继承了 Animal、Flyer 和 Swimmer，所以它会叫、会飞、会游。

Python 的方法解析顺序（MRO）

多继承时，如果多个父类有同名方法，Python 得决定用哪个。这靠 MRO（Method Resolution Order） 来搞定。MRO 决定了方法查找的顺序，用的是 C3 线性化算法。

你可以用 类名.__mro__ 看 MRO 顺序：

print(Duck.__mro__)
# 输出：
# (<class '__main__.Duck'>, <class '__main__.Animal'>, <class '__main__.Flyer'>, 
#  <class '__main__.Swimmer'>, <class 'object'>)

Python 会按这个顺序找方法，super() 也会按这个顺序调用父类方法。

多继承的注意事项

避免复杂继承：多继承容易让代码逻辑混乱，能用单继承就别用多继承。
小心同名方法：如果多个父类有同名方法，确保 MRO 顺序是你想要的。
用 super() 谨慎：多继承下，super() 的行为可能不符合直觉，建议明确调用父类方法。

4. 多态的概念和实现

什么是多态

多态就是“一种接口，多种实现”。简单说，不同的类可以用同样的方法名，但行为各不相同。多态让代码更灵活，调用方不用管具体是哪个类，只要方法名对就行。

Python 中多态的实现方式

Python 是动态语言，天然支持多态，不需要像 Java 那样的接口或抽象类。只需要不同类有同名方法，就能实现多态。

class Cat(Animal):def speak(self):return f"{self.name} 喵喵叫"class Cow(Animal):def speak(self):return f"{self.name} 哞哞叫"# 多态测试
animals = [Dog("旺财", "哈士奇"), Cat("咪咪"), Cow("大黄")]
for animal in animals:print(animal.speak())

输出：

旺财 汪汪叫
咪咪 喵喵叫
大黄 哞哞叫

这里 Dog、Cat、Cow 都继承了 Animal，但 speak 方法各有不同。调用时只管 speak()，不用管具体是哪种动物，这就是多态。

多态的实际例子

假设我们要写一个“动物表演”程序，动物种类可能随时加新种类。多态可以让我们轻松扩展：

def animal_show(animal):print(f"表演开始：{animal.speak()}")# 测试
animal_show(Dog("旺财", "哈士奇"))  # 输出：表演开始：旺财 汪汪叫
animal_show(Cat("咪咪"))            # 输出：表演开始：咪咪 喵喵叫

animal_show 函数只关心 animal 有没有 speak 方法，完全不care具体是什么类。

5. 继承和多态的实际应用

什么时候用继承和多态

继承：当你有一堆类有共同的属性或方法时，抽个父类出来，把共性放进去。比如，Dog、Cat 都有 name 和 speak，就适合用继承。
多态：当你希望用统一的接口处理不同类型的对象时，用多态。比如，前面例子里的 animal_show 函数，能处理任何有 speak 方法的对象。

常见的设计模式场景

工厂模式：用一个工厂类根据输入创建不同子类的对象，调用时只用统一接口。
策略模式：通过多态实现不同策略，比如不同动物的叫声。
模板方法：父类定义流程，子类实现具体步骤。

例子（模板方法）：

class Game:def play(self):self.start()self.play_round()self.end()def start(self):print("游戏开始")def play_round(self):pass  # 子类实现def end(self):print("游戏结束")class Chess(Game):def play_round(self):print("下棋中...")class CardGame(Game):def play_round(self):print("打牌中...")# 测试
chess = Chess()
chess.play()
# 输出：
# 游戏开始
# 下棋中...
# 游戏结束