Python3子类与父类关系详解：面向对象编程核心概念

为什么需要继承？

在面向对象编程中，继承允许我们基于已有的类创建新类。新类（子类）可以继承父类的属性和方法，同时可以添加自己特有的功能或修改继承的行为。

继承的主要优势包括：

代码重用 - 避免重复编写相同的代码
层次结构 - 创建类之间的逻辑关系
扩展性 - 在不修改原有类的基础上添加新功能
多态性 - 子类可以重写父类方法实现不同行为

父类与子类基础概念

父类 (Parent Class)

也称为基类或超类，是被其他类继承的类。父类定义了公共的属性和方法。

特点：

包含通用属性和方法
作为其他类的基础
不依赖于子类存在

子类 (Child Class)

也称为派生类，是继承父类的类。子类可以添加新属性和方法，也可以重写继承的方法。

特点：

继承父类的属性和方法
可以扩展或修改功能
可以有自己的特有属性和方法

继承关系可以看作是一种"is-a"关系。例如：Dog(子类) is an Animal(父类)，Car(子类) is a Vehicle(父类)

代码示例与实践

基础继承示例

animal.py


class Animal:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        
    def speak(self):
        print(f"{self.name} makes a sound")
        
    def describe(self):
        print(f"{self.name} is {self.age} years old")

class Dog(Animal):  # Dog继承自Animal
    def __init__(self, name, age, breed):
        super().__init__(name, age)  # 调用父类的构造方法
        self.breed = breed
        
    # 方法重写
    def speak(self):
        print(f"{self.name} says: Woof!")
        
    # 子类特有方法
    def fetch(self):
        print(f"{self.name} is fetching the ball")

# 使用示例
buddy = Dog("Buddy", 3, "Golden Retriever")
buddy.speak()      # 输出: Buddy says: Woof!
buddy.describe()   # 输出: Buddy is 3 years old
buddy.fetch()      # 输出: Buddy is fetching the ball

super()函数详解

super_demo.py


class Vehicle:
    def __init__(self, make, model, year):
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        
    def start_engine(self):
        print("Engine starting...")
        
class Car(Vehicle):
    def __init__(self, make, model, year, num_doors):
        # 使用super()调用父类的__init__方法
        super().__init__(make, model, year)
        self.num_doors = num_doors
        
    # 扩展父类方法
    def start_engine(self):
        super().start_engine()  # 调用父类方法
        print("Car engine started successfully")
        
    # 子类特有方法
    def open_trunk(self):
        print("Trunk opened")

# 使用示例
my_car = Car("Toyota", "Camry", 2023, 4)
my_car.start_engine()
# 输出:
# Engine starting...
# Car engine started successfully

多重继承

Python支持多重继承，即一个类可以继承多个父类。这提供了更大的灵活性但也增加了复杂性。

注意事项：

方法解析顺序(MRO)决定了方法查找的顺序
使用ClassName.__mro__可以查看MRO顺序
避免复杂的多重继承结构，防止"菱形继承"问题

多重继承示例

multiple_inheritance.py


class Camera:
    def take_photo(self):
        print("Taking a photo")
        
class Phone:
    def make_call(self):
        print("Making a phone call")
        
class SmartPhone(Camera, Phone):  # 多重继承
    def browse_internet(self):
        print("Browsing the internet")
        
# 使用示例
iphone = SmartPhone()
iphone.take_photo()   # 继承自Camera
iphone.make_call()    # 继承自Phone
iphone.browse_internet()  # 自身方法

# 查看方法解析顺序
print(SmartPhone.__mro__)