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继承和多态

1. 继承​

  • 定义 class 时可以从现有 class 继承；新 class 称为子类（Subclass），被继承的称为基类/父类/超类（Base/Super class）。
  • 语法：class 子类(父类):。
class Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')

class Dog(Animal):
    pass

class Cat(Animal):
    pass
  • 继承的好处：子类自动获得父类的全部功能；Dog、Cat 未写任何代码即可调用 dog.run()、cat.run()（此时打印的是父类的 Animal is running...）。

2. 方法覆盖与多态​

  • 子类可新增方法（如 Dog 的 eat()），也可重写父类方法（如子类定义自己的 run()）。
  • 当子类与父类有同名方法时，子类覆盖父类；运行时总是调用子类的该方法。这种“同一接口、不同实现”即多态。
class Dog(Animal):
    def run(self):
        print('Dog is running...')

class Cat(Animal):
    def run(self):
        print('Cat is running...')

dog.run()   # Dog is running...
cat.run()   # Cat is running...

3. 类型与 isinstance​

  • 定义 class 即定义一种数据类型；自定义类型与 list、str 等用法一致。
  • isinstance(实例, 类)：判断实例是否属于某类。子类实例同时也是父类类型；父类实例不是子类类型。
c = Dog()
isinstance(c, Dog)     # True
isinstance(c, Animal)  # True，Dog 是 Animal 的一种

b = Animal()
isinstance(b, Dog)     # False，Animal 不能看成 Dog

记忆：子类实例 → 可看作父类；父类实例 → 不能看作子类。

4. 多态的好处​

  • 函数只依赖父类类型（如 Animal），传入任意子类实例均可；具体调用哪个类的 run() 由运行时对象类型决定。
  • 新增子类（如 Tortoise）时，不必修改依赖 Animal 的函数（如 run_twice()），只要子类正确实现 run() 即可。
def run_twice(animal):
    animal.run()
    animal.run()

run_twice(Animal())   # Animal is running... (x2)
run_twice(Dog())      # Dog is running... (x2)
run_twice(Cat())      # Cat is running... (x2)
run_twice(Tortoise()) # Tortoise is running slowly... (x2)，无需改 run_twice
  • 开闭原则：对扩展开放（可新增 Animal 子类）；对修改封闭（不需改依赖 Animal 的 run_twice() 等函数）。

5. 继承链​

  • 继承可一级一级传递（爷爷 → 爸爸 → 儿子）；任何类最终都追溯到根类 object，继承关系呈倒树形（如 object → Animal/Plant → Dog/Cat/...）。

6. 静态语言 vs 动态语言（鸭子类型）​

  • 静态语言（如 Java）：传入参数必须是 Animal 或其子类，才能保证有 run() 方法。
  • 动态语言（如 Python）：不要求严格继承；只要对象有 run() 方法即可使用，这就是鸭子类型——“看起来像鸭子、走起来像鸭子，就可以当鸭子”。
class Timer(object):
    def run(self):
        print('Start...')

run_twice(Timer())   # 也可工作，不要求继承 Animal
  • file-like object：只要有 read() 方法的对象都可视为“类文件对象”；很多函数接收的就是这类对象，不必传真正的文件对象。

小结​

要点说明
继承class 子类(父类):；子类自动拥有父类全部功能
覆盖子类定义同名方法则覆盖父类；运行时调用子类方法
多态同一接口（如 run()），不同实现；具体调用谁由运行时类型决定
isinstance子类实例 可看作父类类型；父类实例 不能看作子类类型
开闭原则对扩展开放（新增子类），对修改封闭（不改依赖父类的函数）
鸭子类型Python 不强制继承；有对应方法即可，如 file-like 有 read() 就行

记忆：继承拿父类功能，覆盖得多态；子类实例是父类类型；鸭子类型——有方法就行。