03python面向对象编程2

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：

In [1]:

"""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

In [2]:

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：

In [3]:

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())

2016 Tesla Model S

 

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 。

In [4]:

# 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：

In [5]:

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.")

In [6]:

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.describe_battery()

2016 Tesla Model S
This car has a 70-kWh 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：

In [7]:

# 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：

In [10]:

# 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.")

In [11]:

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。

In [13]:

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()

2016 Tesla Model S
This car has a 60-kWh battery.

In [14]:

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)

In [15]:

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
my_tesla.battery.get_range()

2016 Tesla Model S
This car has a 60-kWh battery.
This car can go approximately 140 miles on a full charge.

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。