继承基础

继承是面向对象的核心机制之一。它允许新类（子类/派生类）基于现有类（父类/基类）构建，自动获得父类的属性和方法，同时可以扩展或覆盖它们。

基本语法

class Animal(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def speak(self):
        raise NotImplementedError("Subclasses must implement speak()")

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return "%s says woof!" % self.name

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return "%s says meow!" % self.name

d = Dog("Fido")
c = Cat("Whiskers")

print d.speak()     # Fido says woof!
print c.speak()     # Whiskers says meow!

Dog(Animal) 表示 Dog 继承自 Animal。Dog 自动获得 Animal 的 __init__ 方法，但覆盖了 speak 方法。

调用父类方法

子类中可以通过类名直接调用父类方法：

class Animal(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.legs = 4

class Dog(Animal):
    def __init__(self, name, breed):
        Animal.__init__(self, name)     # 调用父类构造方法
        self.breed = breed

d = Dog("Fido", "Labrador")
print d.name        # Fido
print d.breed       # Labrador
print d.legs        # 4

Animal.__init__(self, name) 显式调用父类的 __init__，传入 self 和 name。这是 Python 2 中调用父类方法的标准方式。

方法解析

当通过实例访问属性时，Python 按以下顺序查找：

  1. 实例的 __dict__
  2. 类的 __dict__
  3. 父类的 __dict__（按继承顺序）
class A(object):
    def method(self):
        return "A"

class B(A):
    pass

class C(B):
    pass

c = C()
print c.method()    # A，在 C 中找不到，到 B 中找不到，到 A 中找到

isinstance 和 issubclass

d = Dog("Fido")

print isinstance(d, Dog)       # True
print isinstance(d, Animal)    # True，Dog 是 Animal 的子类
print isinstance(d, object)   # True，所有类都继承自 object

print issubclass(Dog, Animal)  # True
print issubclass(Dog, object)  # True
print issubclass(Animal, Dog)  # False

isinstance(obj, Class) 检查对象是否是某个类的实例（包括继承链）。issubclass(Sub, Base) 检查一个类是否是另一个类的子类。

覆盖与扩展

子类可以覆盖父类方法，也可以先调用父类方法再扩展：

class Rectangle(object):
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height
    
    def area(self):
        return self.width * self.height
    
    def describe(self):
        return "Rectangle: %dx%d" % (self.width, self.height)

class Square(Rectangle):
    def __init__(self, side):
        Rectangle.__init__(self, side, side)
    
    def describe(self):
        base = Rectangle.describe(self)     # 调用父类方法
        return "%s (square)" % base

s = Square(5)
print s.area()          # 25
print s.describe()      # Rectangle: 5x5 (square)

实际应用

模板方法模式：

class DataProcessor(object):
    def process(self, data):
        cleaned = self.clean(data)
        transformed = self.transform(cleaned)
        return self.save(transformed)
    
    def clean(self, data):
        return data.strip()
    
    def transform(self, data):
        raise NotImplementedError
    
    def save(self, data):
        print "Saving:", data

class CSVProcessor(DataProcessor):
    def transform(self, data):
        return data.split(",")

class JSONProcessor(DataProcessor):
    def transform(self, data):
        import json
        return json.loads(data)

csv = CSVProcessor()
print csv.process("a,b,c")      # Saving: ['a', 'b', 'c']

父类定义算法骨架（process），子类实现具体步骤（transform）。