【人生苦短，我学 Python】进阶篇——类与继承（Day14）

ゝ一纸荒年。 2022-10-29 09:09 115阅读 0赞

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### 文章目录 ###

*   *  一、类
     *   *  (1) 什么是类
         *  (2) 创建类
         *  (3) 创建实例
     *  二、继承
     *   *  (1) 什么是继承
         *  (2) 创建继承
         *  (3) 重写父类方法
     *  三、导入类
     *   *  (1) 导入单个类
         *  (2) 从一个模块中导入多个类

## 一、类 ##

### (1) 什么是类 ###

Python是一种**面向对象**的编程语言。在面向对象编程中，我们会编写表示现实世界中的事物和情景的**类**，并基于这些类来创建**对象**。

编写类时，你需要定义一大类对象都有的**通用行为**。基于类创建对象时，每个对象都自动具备这种通用行为，然后可根据需要赋予每个对象独特的个性。

根据类来创建对象被称为**实例化** ，这让你能够使用类的实例。通过本文，你将学习到一下一些内容：

*  编写一些类并创建其实例
 *  指定可在实例中存储什么信息，定义可对这些实例执行哪些操作
 *  编写一些类来扩展既有类的功能，让相似的类能够高效地共享代码
 *  编写的类存储在模块中，并在自己的程序文件中导入其他程序员编写的类

### (2) 创建类 ###

使用类几乎可以模拟任何东西。下面来编写一个表示人类的简单类 Human —— 它表示的不是特定的人，而是任何人。

任何人都有名字name和年龄age，我们就可以用name和age来简单地描述Human的属性；任何人都会吃东西eating和运动exercise，所以这些行为可以描述Human的通用方法。

我们在类中封装好这些属性和方法，就能简单地构建一个Human类了。如下所示：

class Human():
        """模拟创建人"""
        def __init__(self, name, age):
            """初始化属性name和age"""
            self.name = name
            self.age = age
    
        def eat(self):
            """模拟吃东西"""
            print(self.name + "is eating")
    
        def exercise(self):
            """模拟运动"""
            print(self.name + "is doing some sports")

下面来着重解释一下，创建类过程中的一些重要步骤：

*  `def __init__(self, name, age):`，这是构造函数。每当你使用 Human 类创建新实例时，Python 都会自动运行它。在构造函数的定义中，形参 self 必不可少，还必须位于其他形参的前面。这是因为 Python 调用这个 `__init__()` 方法来创建 Human 实例时，将自动传入实参 self 。每个与类相关联的方法调用都自动传递实参 self ，它是一个指向实例本身的引用，让实例能够访问类中的属性和方法。
 *  5、6行分别定义的两个变量都有前缀 self 。以 self 为前缀的变量都可供类中的所有方法使用，我们还可以通过类的任何实例来访问这些变量。 self.name = name 获取存储在形参 name 中的值，并将其存储到变量 name 中，然后该变量被关联到当前创建的实例。 self.age = age 的作用与此类似。像这样可通过实例访问的变量称为**属性** 。
 *  Human 类还定义了另外两个方法： eat() 和 exercise() 。由于这些方法不需要额外的信息，如名字或年龄，因此它们只有一个**形参 self** 。我们后面将创建的实例能够访问这些方法。

### (3) 创建实例 ###

创建好了一个类，并不代表你在程序中就执行了该类。类真正起作用的时候，是其实例化的过程。下面来创建一个表示特定人的实例对象：

# 创建实例
    man = Human("AI Jun", 18)

创建实例对象后，我们可以访问其属性和方法了：

1、**访问属性**。要访问实例的属性，可使用**句点表示法**，使用方法如下：

# 创建实例
    man = Human("AI Jun", 18)
    # 访问类属性：name和age
    print(man.name + " is " + str(man.age) + " years old.")

程序输出结果：

AI Jun is 18 years old.

2、**调用方法**。根据 Human 类创建实例后，就可以使用**句点表示法**来调用 Human 类中定义的任何方法。下面来让AI Jun 吃东西（eat）和运动（exercise）：

# 创建实例
    man = Human("AI Jun", 18)
    # 调用方法
    man.eat()
    man.exercise()

程序输出结果：

AI Jun is eating
    AI Jun is doing some sports

## 二、继承 ##

### (1) 什么是继承 ###

编写类时，并非总是要从空白开始。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。

### (2) 创建继承 ###

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。

下面我们来创建Human类的一个子类——超人类SuperMan。超人是一类特殊的人，拥有着和Human类一样的属性和方法，但是SuperMan类会一些特异功能，比如会飞fly()。

因此我们可以在前面创建的 Human 类的基础上创建新的SuperMan类，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 SuperMan类，它继承了 Human 类的所有功能：

# 声明父类
    class Human():
        """模拟创建人"""
        def __init__(self, name, age):
            """初始化属性name和age"""
            self.name = name
            self.age = age
    
        def eat(self):
            """模拟吃东西"""
            print(self.name + "is eating")
    
        def exercise(self):
            """模拟运动"""
            print(self.name + "is doing some sports")
    
    # 创建子类
    class SuperMan(Human):
        """模拟创建超人"""
        def __init__(self, name, age):
            """ 初始化父类的属性"""
            super().__init__(name, age)
            # 新增属性
            self.weight = 60
    
        # 新增方法
        def fly(self):
            """模拟飞行"""
            print(self.name + " is flying")
    
    # 子类实例化
    super_man = SuperMan('SteelMan', 20)
    # 访问子类属性
    print(super_man.name + " is " + str(super_man.weight) + " kg")
    # 调用子类方法
    super_man.fly()

程序输出：

SteelMan is 60 kg
    SteelMan is flying

定义子类时，必须在括号内指定父类的名称。`super()` 是一个特殊函数，它帮助 Python 将父类和子类关联起来。这行代码让 Python 调用 SuperMan 的父类的方法 `__init__()` ，让 SuperMan 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。

### (3) 重写父类方法 ###

有的情况下，子类并不需要严格继承父类的方法，这个时候可以在子类中，对部分方法进行重写，给方法与父类方法同名。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的方法。

比如在上面的例子中，父类Human有着一个方法eat()，但是超人并不需要吃饭，因此在定义子类时，我们可以对其方法进行重写。下面演示了一下这种重写方式：

# 创建子类
    class SuperMan(Human):
        """模拟创建超人"""
        def __init__(self, name, age):
            """ 初始化父类的属性"""
            super().__init__(name, age)
            # 新增属性
            self.weight = 60
    
        # 重写方法
        def eat(self):
            print("Superman doesn't need to eat !")
    
    # 实例化 
    super_man = SuperMan('SteelMan', 20)
    # 调用子类重写方法
    super_man.eat()

重写eat()后，如果再调用方法 eat() ， Python 将忽略父类中的方法，转而运行上述代码。程序输出如下：

Superman doesn't need to eat !

## 三、导入类 ##

为了使代码尽可能地整洁， Python 允许你将类存储在模块中，然后在主程序中导入所需的模块。

### (1) 导入单个类 ###

我们先将上述类存放在一个名为human.py的文件中，也可以将此文件称之为模块。文件中内容如下：

"""一个用来模拟人的类"""
    # 声明父类
    class Human():
        """模拟创建人"""
        def __init__(self, name, age):
            """初始化属性name和age"""
            self.name = name
            self.age = age
    
        def eat(self):
            """模拟吃东西"""
            print(self.name + "is eating")
    
        def exercise(self):
            """模拟运动"""
            print(self.name + "is doing some sports")

接下来，我们想在主程序文件main.py中导入这个类，并实例化对象：

# 从模块中导入类
    from human import Human
    # 实例化对象
    man = Human("AI Jun", 18)
    # 调用方法
    man.eat()

### (2) 从一个模块中导入多个类 ###

通常，在一个模块中，会包含一些功能相关联的几个类。在下面的human.py模块中，存在两个类：一个父类Human和一个子类SuperMan。

# 声明父类
    class Human():
        """模拟创建人"""
        def __init__(self, name, age):
            """初始化属性name和age"""
            self.name = name
            self.age = age
    
        def eat(self):
            """模拟吃东西"""
            print(self.name + " is eating")
    
        def exercise(self):
            """模拟运动"""
            print(self.name + " is doing some sports")
    
    # 创建子类
    class SuperMan(Human):
        """模拟创建超人"""
        def __init__(self, name, age):
            """ 初始化父类的属性"""
            super().__init__(name, age)
            # 新增属性
            self.weight = 60
    
        # 新增方法
        def fly(self):
            """模拟飞行"""
            print(self.name + " is flying")
    
        # 重写方法
        def eat(self):
            print("Superman doesn't need to eat !")

接下来，我们在主程序文件main.py中来导入这两个类，并实例化对象：

from human import Human, SuperMan
    man = Human("AI Jun", 18)
    superman = SuperMan("SteelMan", 200)
    man.eat()
    superman.eat()

程序输出：

AI Jun is eating
    Superman doesn't need to eat !

当需要导入一个模块中的所有类时，可以直接用`*`号代替所有的类名：

from 模块名 import *

但是，在实际开发过程中，不太建议使用这种方法。因为如果你不小心导入了一个与程序文件中其他东西同名的类，将引发难以诊断的错误。

注：同时导入多个类时，要用逗号分隔了各个类。

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