3.继承
如果你要编写的类是另一个现成类的特殊版本,可使用继承。一个类继承另一个类时,它将自动获得另一个类的所有属性和方法;原有的类称为父类,而新类称为子类。子类继承了其父类的所有属性和方法,同时还可以定义自己的属性和方法。
3.1子类的方法 init()
创建子类的实例时,Python首先需要完成的任务是给父类的所有属性赋值。为此,子类的方法 init() 需要父类施以援手。 例如,下面来模拟电动汽车。电动汽车是一种特殊的汽车,因此我们可以在前面创建的 Car类的基础上创建新类 ElectricCar ,这样我们就只需为电动汽车特有的属性和行为编写代码。下面来创建一个简单的 ElectricCar 类版本,它具备 Car 类的所有功能:"""A class that can be used to represent a car."""class Car(): """A simple attempt to represent a car.""" def __init__(self, manufacturer, model, year): """Initialize attributes to describe a car.""" self.manufacturer = manufacturer self.model = model self.year = year self.odometer_reading = 0 def get_descriptive_name(self): """Return a neatly formatted descriptive name.""" long_name = str(self.year) + ' ' + self.manufacturer + ' ' + self.model return long_name.title() def read_odometer(self): """Print a statement showing the car's mileage.""" print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.") def update_odometer(self, mileage): """ Set the odometer reading to the given value. Reject the change if it attempts to roll the odometer back. """ if mileage >= self.odometer_reading: self.odometer_reading = mileage else: print("You can't roll back an odometer!") def increment_odometer(self, miles): """Add the given amount to the odometer reading.""" self.odometer_reading += miles
class ElectricCar(Car): """Models aspects of a car, specific to electric vehicles.""" def __init__(self, manufacturer, model, year): """ Initialize attributes of the parent class. Then initialize attributes specific to an electric car. """ super().__init__(manufacturer, model, year)
首先是 Car 类的代码。创建子类时,父类必须包含在当前文件中,且位于子类前面。我们定义了子类 ElectricCar 。定义子类时,必须在括号内指定父类的名称。方法 init()接受创建 Car 实例所需的信息。
super() 是一个特殊函数,帮助Python将父类和子类关联起来。这行代码让Python调用 ElectricCar 的父类的方法 init() ,让 ElectricCar 实例包含父类的所有属性。父类也称为超 类(superclass),名称super因此而得名。
为测试继承是否能够正确地发挥作用,我们尝试创建一辆电动汽车,但提供的信息与创建普通汽车时相同。在处,我们创建 ElectricCar 类的一个实例,并将其存储在变量 my_tesla 中。这行代码调用 ElectricCar 类中定义的方法 init() ,后者让Python调用父类 Car 中定义的方法 init() 。我们提供了实参 'tesla' 、 'model s' 和 2016 。 除方法 init() 外,电动汽车没有其他特有的属性和方法。当前,我们只想确认电动汽车具备普通汽车的行为:
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)print(my_tesla.get_descriptive_name())
3.2 Python2.7中的继承。
在Python 2.7中,继承语法稍有不同, ElectricCar 类的定义类似于下面这样:函数 super() 需要两个实参:子类名和对象 self 。为帮助Python将父类和子类关联起来,这些实参必不可少。另外,在Python 2.7中使用继承时,务必在定义父类时在括号内指定 object 。# class Car(object):# def __init__(self, make, model, year):# -- snip --# class ElectricCar(Car):# def __init__(self, make, model, year):# super(ElectricCar, self).__init__(make, model, year)# -- snip --
3.3 给子类定义属性和方法
让一个类继承另一个类后,可添加区分子类和父类所需的新属性和方法。 下面来添加一个电动汽车特有的属性(电瓶),以及一个描述该属性的方法。我们将存储电 瓶容量,并编写一个打印电瓶描述的方法:
class ElectricCar(Car): """Models aspects of a car, specific to electric vehicles.""" def __init__(self, manufacturer, model, year): """ Initialize attributes of the parent class. Then initialize attributes specific to an electric car. """ super().__init__(manufacturer, model, year) self.battery_size = 70 def describe_battery(self): """打印一条描述电瓶容量的消息""" print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)print(my_tesla.get_descriptive_name())my_tesla.describe_battery()
3.4 重写父类的方法
对于父类的方法,只要它不符合子类模拟的实物的行为,都可对其进行重写。为此,可在子 类中定义一个这样的方法,即它与要重写的父类方法同名。这样,Python将不会考虑这个父类方 法,而只关注你在子类中定义的相应方法。 假设 Car 类有一个名为 fill_gas_tank() 的方法,它对全电动汽车来说毫无意义,因此你可能 想重写它。下面演示了一种重写方式:# class ElectricCar(Car):# -- snip --# def fill_gas_tank(self):# """电动汽车没有油箱"""# print("This car doesn't need a gas tank!")
现在,如果有人对电动汽车调用方法 fill_gas_tank() ,Python将忽略 Car 类中的方法 fill_gas_tank() ,转而运行上述代码。使用继承时,可让子类保留从父类那里继承而来的精华, 并剔除不需要的糟粕。
3.5 将实例用作属性
使用代码模拟实物时,你可能会发现自己给类添加的细节越来越多:属性和方法清单以及文 件都越来越长。在这种情况下,可能需要将类的一部分作为一个独立的类提取出来。你可以将大 型类拆分成多个协同工作的小类。例如,不断给 ElectricCar 类添加细节时,我们可能会发现其中包含很多专门针对汽车电瓶 的属性和方法。在这种情况下,我们可将这些属性和方法提取出来,放到另一个名为 Battery 的 类中,并将一个 Battery 实例用作 ElectricCar 类的一个属性:
# class Car():# -- snip --class Battery(): """A simple attempt to model a battery for an electric car.""" def __init__(self, battery_size=60): """Initialize the batteery's attributes.""" self.battery_size = battery_size def describe_battery(self): """Print a statement describing the battery size.""" print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
class ElectricCar(Car): """Models aspects of a car, specific to electric vehicles.""" def __init__(self, manufacturer, model, year): """ Initialize attributes of the parent class. Then initialize attributes specific to an electric car. """ super().__init__(manufacturer, model, year) self.battery = Battery()
我们定义了一个名为 Battery 的新类,它没有继承任何类。方法 init() 除 self 外,还有另一个形参 battery_size 。这个形参是可选的:如果没有给它提供值,电瓶容量将 被设置为60。方法 describe_battery() 也移到了这个类中。
在 ElectricCar 类中,我们添加了一个名为 self.battery 的属性。这行代码让Python 创建一个新的 Battery 实例(由于没有指定尺寸,因此为默认值 60 ),并将该实例存储在属性 self.battery 中。每当方法 init() 被调用时,都将执行该操作;因此现在每个 ElectricCar 实 例都包含一个自动创建的 Battery 实例。
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)print(my_tesla.get_descriptive_name())my_tesla.battery.describe_battery()
class Battery(): """A simple attempt to model a battery for an electric car.""" def __init__(self, battery_size=60): """Initialize the batteery's attributes.""" self.battery_size = battery_size def describe_battery(self): """Print a statement describing the battery size.""" print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.") def get_range(self): """Print a statement about the range this battery provides.""" if self.battery_size == 60: range = 140 elif self.battery_size == 85: range = 185 else: range = 200 message = "This car can go approximately " + str(range) message += " miles on a full charge." print(message)
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)print(my_tesla.get_descriptive_name())my_tesla.battery.describe_battery()my_tesla.battery.get_range()
新增的方法 get_range()。
3.6 模拟实物
模拟较复杂的物件(如电动汽车)时,需要解决一些有趣的问题。续航里程是电瓶的属性还 是汽车的属性呢?如果我们只需描述一辆汽车,那么将方法 get_range() 放在 Battery 类中也许是合 适的;但如果要描述一家汽车制造商的整个产品线,也许应该将方法 get_range() 移到 ElectricCar 类中。在这种情况下, get_range() 依然根据电瓶容量来确定续航里程,但报告的是一款汽车的续 航里程。我们也可以这样做:将方法 get_range() 还留在 Battery 类中,但向它传递一个参数,如 car_model ;在这种情况下,方法 get_range() 将根据电瓶容量和汽车型号报告续航里程。这让你进入了程序员的另一个境界:解决上述问题时,你从较高的逻辑层面(而不是语法层 面)考虑;你考虑的不是Python,而是如何使用代码来表示实物。到达这种境界后,你经常会发 现,现实世界的建模方法并没有对错之分。有些方法的效率更高,但要找出效率最高的表示法,需要经过一定的实践。只要代码像你希望的那样运行,就说明你做得很好!即便你发现自己不得 不多次尝试使用不同的方法来重写类,也不必气馁;要编写出高效、准确的代码,都得经过这样的过程。