03-继承与派生

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一、什么是继承

继承是一种创建新类的方式，新建的类可称为字类或派生类，父类有可称之为基类或超类，子类会遗传父类的属性
需要注意的是：python支持多继承（在python中，新建的类可以继承一个或多个父类）

class ParentClass1: # 定义父类
    pass

class ParentClass2: # 定义父类
    pass

class SubClass1(ParentClass1): # 单继承
    pass

class SubClass2(ParentClass1,ParentClass2): # 多继承
    pass

通过类的内置属性__bases__可以查看继承的所有父类

(<class '__main__.ParentClass1'>, <class '__main__.ParentClass2'>)

1.python的单继承

1）python 2

python 2中有经典类与新式类之分

经典类：没有继承object类的子类，以及该子类的子类子子类

新式类：继承了object类的子类，以及该子类的子类子子类

2）python 3

没有继承任何类，就默认继承object，所以python3中所有类都是新式类

print(ParentClass1.__bases__)
print(ParentClass2.__bases__)
""" output
(<class 'object'>,)
(<class 'object'>,)
"""

提示：object类提供了一些常用的内置方法的实现，如用来在打印对象时返回字符串的内置方法__str__

2.python的多继承

优点：子类可以同时继承多个父类的属性，最大限度地重用代码

缺点

违背人的思维习惯：继承表达的是一种什么“是”什么的关系
代码可读性会变差
不建议使用多继承，有可能会引发菱形问题，扩展性变差，如果真的涉及到一个子类不可避免地要宠用多个父类的属性，应该使用Mixins

二、为何使用继承

目的：用来解决类与类之间代码冗余的问题

三、如何实现继承

类与类之间存在的冗余问题

class Student:
    school='OLDBOY'

    def __init__(self,name,age,sex):
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex

    def choose_course(self):
        print('学生%s 正在选课' %self.name)

class Teacher:
    school='OLDBOY'

    def __init__(self,name,age,sex,salary,level):
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex
        self.salary=salary
        self.level=level

    def score(self):
        print('老师 %s 正在给学生打分' %self.name)

在这段代码中出现了代码冗余的问题，冗余指的是在两个类中有相同的数据，比如：学校，姓名，性别，年龄...为了解决代码的冗余问题就有了下面这一方法

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基于继承解决类与类之间的冗余问题

class OldboyPeople:
    school = 'OLDBOY'

    def __init__(self, name, age, sex):
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex

class Student(OldboyPeople):
    def choose_course(self):
        print('学生%s 正在选课' % self.name)

class Teacher(OldboyPeople):
    def __init__(self, name, age, sex, salary, level):
        # 指名道姓地跟父类OldboyPeople去要__init__
        OldboyPeople.__init__(self,name,age, sex)
        self.salary = salary
        self.level = level

    def score(self):
        print('老师 %s 正在给学生打分' % self.name)

四、属性查找

有了继承关系，对象在查找属性时，先从对象自己的__dict__中找，如果没有则去子类中找，然后再去父类中找

重点要记忆的一点：如果没有则去子类中找，然后再去父类中找

class Foo:
    def f1(self):
        print('Foo.f1')

    def f2(self):
        print('Foo.f2')
        self.f1() # obj.f1()

class Bar(Foo):
    def f1(self):
        print('Bar.f1')

obj=Bar()
obj.f2()

""" output
Foo.f2
Bar.f1
"""

首先obj.f2()会在父类Foo中找到f2,先打印Foo.f2，然后执行到self.f1()，即obj.f1()，就会按照：对象本身 —> 类Bar —> 父类Foo的顺序依次找下去，在类Bar中找到f1，因而打印结果为Foo.f1

父类如果不想让子类覆盖自己的方法，可以采用双下划线开头的方式将方法设置为私有的

class Foo:
    def __f1(self): # _Foo__f1
        print('Foo.f1')

    def f2(self):
        print('Foo.f2')
        self.__f1() # self._Foo__f1,# 调用当前类中的f1

class Bar(Foo):
    def __f1(self): # _Bar__f1
        print('Bar.f1')

obj=Bar()
obj.f2()

"""
Foo.f2
Bar.f1
"""

五、继承的实现原理

1.菱形问题

大多数面向对象语言都不支持多继承，而在Python中，一个子类是可以同时继承多个父类的，这固然可以带来一个子类可以多多个不同加以重用的好处，但也有可能引发著名的Diamond Problem菱形问题（或称钻石问题，有时候也称为”死亡钻石“），菱形其实就是对下面这种继承结构的形象比喻

菱形问题

A类在顶部，B类和C类分别位于其下方，D类在底部将两者连接在一起形成菱形

这种继承结构下导致的问题称之为菱形问题：如果A中有一个方法，B和/或C都重写了该方法，而D没有重写它，那么D继承的是哪个版本的方法：B的还是C的？如下所示

class A(object):
    def test(self):
        print('from A')

class B(A):
    def test(self):
        print('from B')

class C(A):
    def test(self):
        print('from C')

class D(B,C):
    pass

obj = D()
obj.test() # 结果为：from B

要想搞明白obj.test()是如何找到方法test的，需要了解python的继承实现原理

2.继承原理

python到底是如何实现继承的呢？对于你定义的每一个类，Python都会计算出一个方法解析顺序(MRO)列表，该MRO列表就是一个简单的所有基类的线性顺序列表

print(D.mro()) # 新式类内置了mro方法可以查看线性列表的内容，经典类没有该内置该方法
[<class '__main__.D'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>]

python会在MRO列表上从左到右开始查找基类,直到找到第一个匹配这个属性的类为止。而这个MRO列表的构造是通过一个C3线性化算法来实现的。我们不去深究这个算法的数学原理,它实际上就是合并所有父类的MRO列表并遵循如下三条准则

1.子类会先于父类被检查
2.多个父类会根据它们在列表中的顺序被检查
3.如果对下一个类存在两个合法的选择,选择第一个父类

所以obj.test()的查找顺序是，先从对象obj本身的属性里找方法test，没有找到，则参照属性查找的发起者(即obj)所处类D的MRO列表来依次检索，首先在类D中未找到，然后再B中找到方法test

1.由对象发起的属性查找，会从对象自身的属性里检索，没有则会按照对象的类.mro()规定的顺序依次找下去，
2.由类发起的属性查找，会按照当前类.mro()规定的顺序依次找下去，