Python中关于类和继承以及多态的示例详解-木庄网络博客

本文摘自php中文网，作者黄舟，侵删。

本文通过实例给大家详细解释了Python 的类、继承和多态的定义和用法，非常实用，有需要的小伙伴可以参考下

类的定义

假如要定义一个类 Point，表示二维的坐标点：

# point.py
class Point:
  def init(self, x=0, y=0):
    self.x, self.y = x, y

最最基本的就是 init 方法，相当于 C++ / Java 的构造函数。带双下划线的方法都是特殊方法，除了 init 还有很多，后面会有介绍。

参数 self 相当于 C++ 的 this，表示当前实例，所有方法都有这个参数，但是调用时并不需要指定。

>>> from point import *
>>> p = Point(10, 10) # init 被调用
>>> type(p)
<class 'point.Point'>
>>> p.x, p.y
(10, 10)

几乎所有的特殊方法（包括 init）都是隐式调用的（不直接调用）。

对一切皆对象的 Python 来说，类自己当然也是对象：

>>> type(Point)
<class 'type'>
>>> dir(Point)
['class', 'delattr', 'dict', ..., 'init', ...]
>>> Point.class
<class 'type'>

Point 是 type 的一个实例，这和 p 是 Point 的一个实例是一回事。

现添加方法 set：

class Point:
  ...
  def set(self, x, y):
    self.x, self.y = x, y

>>> p = Point(10, 10)
>>> p.set(0, 0)
>>> p.x, p.y
(0, 0)

p.set(...) 其实只是一个语法糖，你也可以写成 Point.set(p, ...)，这样就能明显看出 p 就是 self 参数了：

>>> Point.set(p, 0, 0)
>>> p.x, p.y
(0, 0)

值得注意的是，self 并不是关键字，甚至可以用其它名字替代，比如 this：

class Point:
  ...
  def set(this, x, y):
    this.x, this.y = x, y

与 C++ 不同的是，“成员变量”必须要加 self. 前缀，否则就变成类的属性（相当于 C++ 静态成员），而不是对象的属性了。

访问控制

Python 没有 public / protected / private 这样的访问控制，如果你非要表示“私有”，习惯是加双下划线前缀。

class Point:
  def init(self, x=0, y=0):
    self.x, self.y = x, y
 
  def set(self, x, y):
    self.x, self.y = x, y
 
  def f(self):
    pass

x、y 和 f 就相当于私有了：

>>> p = Point(10, 10)
>>> p.x
...
AttributeError: 'Point' object has no attribute 'x'
>>> p.f()
...
AttributeError: 'Point' object has no attribute 'f'

_repr_

尝试打印 Point 实例：

>>> p = Point(10, 10)
>>> p
<point.Point object at 0x000000000272AA20>

通常，这并不是我们想要的输出，我们想要的是：

1 2	`>>> p` `Point(10,` `10)`

添加特殊方法 repr 即可实现：

class Point:
  def repr(self):
    return 'Point({}, {})'.format(self.x, self.y)

不难看出，交互模式在打印 p 时其实是调用了 repr(p)：

>>> repr(p)
'Point(10, 10)'

_str_

如果没有提供 str，str() 缺省使用 repr() 的结果。
这两者都是对象的字符串形式的表示，但还是有点差别的。简单来说，repr() 的结果面向的是解释器，通常都是合法的 Python 代码，比如 Point(10, 10)；而 str() 的结果面向用户，更简洁，比如 (10, 10)。

按照这个原则，我们为 Point 提供 str 的定义如下：

class Point:
  def str(self):
    return '({}, {})'.format(self.x, self.y)

_add_

两个坐标点相加是个很合理的需求。

>>> p1 = Point(10, 10)
>>> p2 = Point(10, 10)
>>> p3 = p1 + p2
Traceback (most recent call last):
 File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'Point' and 'Point'

添加特殊方法 add 即可做到：

class Point:
  def add(self, other):
    return Point(self.x + other.x, self.y + other.y)

>>> p3 = p1 + p2
>>> p3
Point(20, 20)

这就像 C++ 里的操作符重载一样。
Python 的内建类型，比如字符串、列表，都“重载”了 + 操作符。

特殊方法还有很多，这里就不逐一介绍了。

继承

举一个教科书中最常见的例子。Circle 和 Rectangle 继承自 Shape，不同的图形，面积（area）计算方式不同。

# shape.py
 
class Shape:
  def area(self):
    return 0.0
     
class Circle(Shape):
  def init(self, r=0.0):
    self.r = r
 
  def area(self):
    return math.pi * self.r * self.r
 
class Rectangle(Shape):
  def init(self, a, b):
    self.a, self.b = a, b
 
  def area(self):
    return self.a * self.b

用法比较直接：

>>> from shape import *
>>> circle = Circle(3.0)
>>> circle.area()
28.274333882308138
>>> rectangle = Rectangle(2.0, 3.0)
>>> rectangle.area()
6.0

如果 Circle 没有定义自己的 area：

1 2	`class` `Circle(Shape):` `pass`

那么它将继承父类 Shape 的 area：

1 2	`>>> Shape.area` `is` `Circle.area` `True`

一旦 Circle 定义了自己的 area，从 Shape 继承而来的那个 area 就被重写（overwrite）了：

>>> from shape import *
>>> Shape.area is Circle.area
False

通过类的字典更能明显地看清这一点：

>>> Shape.dict['area']
<function Shape.area at 0x0000000001FDB9D8>
>>> Circle.dict['area']
<function Circle.area at 0x0000000001FDBB70>

所以，子类重写父类的方法，其实只是把相同的属性名绑定到了不同的函数对象。可见 Python 是没有覆写（override）的概念的。

同理，即使 Shape 没有定义 area 也是可以的，Shape 作为“接口”，并不能得到语法的保证。

甚至可以动态的添加方法：

class Circle(Shape):
  ...
  # def area(self):
    # return math.pi * self.r * self.r
 
# 为 Circle 添加 area 方法。
Circle.area = lambda self: math.pi * self.r * self.r