Python趣味入门14:类的继承

小牛叔带你轻松飞越Python类的门槛

1. 大话继承

继承最好的示例竟然是病毒复制。类似于COVID-19病毒全球肆虐，病毒复制变异的过程就是下一代继承上一代部分特性，并发展出新特性的过程（如下图）。

病毒的变异来源于DNA(RNA)蛋白质突变

因此编程中的继承，也具有如下两个特征：

1. 复制上一代的特性（即属性与方法）
2. 发展出新特性（即属性与方法）

2. 层次性与复用

可以把类Class看成病毒（代码）的DNA，那么定义新的类（Class）就相当于产生了新病毒，而从类创建实例的过程，就类似于同病毒自我复制产生很多DNA相同的病毒体， 类的继承就相当于这个DNA在复制过程中产生了变异，产生了新的种类的病毒DNA或是病毒的变种的DNA的过程。

“继承”过程在程序中通常必须由程序来手工的显式声明（当然也不排除能自我复制变异的程序存在:-) ），假设我们正在给类似于王者荣耀的游戏做NPC的角色，为了重复利用角色的特性，我们可以把各种角色以层次关系进行组织，图中第个节点都是类：

游戏角色继承关系

在这样的继承关系里，所有的NPC都可以共享相同的底层逻辑：共享各种属性比如生命值，攻击能力（值是不同的但是名称相同）；并且可以共享相同的行为（即方法）比如攻击，无论什么NPC攻击了就可以让对方减少生命值。

看上图的第二层，小兵继承自NPC，并且可以发展出自己的特性给下一层的Class重复使用。比如小兵可以增加“行走”这个行为（即方法），这个方法可以让小兵沿着兵线路径进行移动，无论什么兵都要共用这个行为。

3. 基本示例

下面我们就要实现上图两个类: NPC和Soldier，其关系如下图所示：

类中的各元素的继承关系

下面的代码实现上面的类的继承，先定义最基本的NPC类和Soldier类如下：

class Npc:

    def __init__(self,name):   #初始化方法 self（方法的第1个位置参数）代表这个类的实例
        self.name = 'NPC' #初始名称为NPC
        self.life = 100   #生命值初始为100
        self.harm = 2     #伤害初始为2

    def __str__(self):    #实例转成字符串时返回的字符串值
        return '%s %d'%(self.name,self.life)  #返回这个类的实例时就打印名称和生命值

    def attack(self,other): #攻击使别人生命值下降，把“别人”(other)当成参数传进来
        print(self.name,'攻击',other.name,'-%d'%self.harm)
        other.life -= self.harm


class Soldier(Npc):
    def __init__(self,name):
        super().__init__(name)      #调用上层的初始化函数，使用父类的初始化代码
        self.name = name            #士兵的名称
    
 

 

从Npc类的定义（参考前文介绍的类的定义）分析，明显可以看到这个类有3个属性分别是life（生命值）、harm(伤害力)和name（名称）并且有攻击行为（方法）。

继承语法：子类士兵定义时直接在类名士兵(Soldier）后使用括号即可，该类没有产生新的属性，只是使用传入的名称覆盖了原来的name属性。大家注意如下的表达式：

        super().__init__(name)          #调用上层的初始化函数，使用父类的初始化代码

 

表达式super()指的是父类的列表，这个语句就是调用父类Npc的初始化函数，这就显式地继承了NPC的3个属性：life（生命值）、harm(伤害力)和name（名称）。在其它情况下如果父类还有父类就会以MRO的顺序来排列。下面有文章是专门讲MRO的，可以参考：

岳星：Python super() 函数58 赞同 · 9 评论文章

4.重用父类方法

在上面Soldier类中没有定义attack（攻击）方法，而attack是定义在其父类Npc中的，那么我们可不可以直接在子类中使用呢？添加并运行如下的代码：

soldier_a = Soldier('红方兵')  #实例化士兵a
soldier_b = Soldier('蓝方兵')  #实例化士兵b
soldier_a.attack(soldier_b)   #使用了父类attack的方法
print(soldier_a,soldier_b)    #打印攻击的效果

 

上述代码在游戏当中产生了红蓝两方的士兵，并且通过初始化方法传入了名称，并且通过实例调用了attack方法，如果这个方法起作用的话，那么其中被攻击的蓝方兵应该生命值下降。把整个程序一起运行，看到如下的结果：

红方兵 攻击 蓝方兵 -2
红方兵 100 蓝方兵 98

可以看到无需要任何设置，子类可以直接使用父类的方法，但是子类必须通过重构__init()__这个函数，并且在函数中使用super()方法来，创建父类通过_init()__创建的实例属性。

5. 重构其它方法

Soldier子类完全重用了父类的attack方法，实际上也重构了父类的__init()__函数，以获得父类的属性。你作为游戏设计者，觉得这种“攻击”太普通了，想设计更酷炫的“攻击”，这就需要通过重构attack方法，来增加新的特性。

为了让读者更加了解方法的重构，我们假设“超级兵”自带“反甲”，即在受到攻击时自己受伤的同时，会让对方损失生命值。我们通过继承Soldier类来看看这个“超级兵”的attack怎么写？从NPC -> 兵 -> 超级兵 ，继承的关系如下图：

多级继承类中各元素的继承关系

继续添加并运行如下的代码：

class SuperSoldier(Soldier):
    def __init__(self,name):
        self.armHarm = 1                 #反甲伤害
        super().__init__(name)           #调用上层的初始化函数，使用父类的初始化代码
    
    def attack(self,other):
        super().attack(other)        #调用上层的攻击函数，重用父类的普通攻击行为
        if other.armHarm:
            self.life -= other.armHarm
            print(other.name, '有反甲受伤:',other.armHarm)

super_a = SuperSoldier('超级兵A')  #实例化带反甲的超级兵
super_b = SuperSoldier('超级兵B')  #实例化带反甲的超级兵
super_b.attack(super_a)           #超级B攻击A
print(super_a,super_b)   

 

上述代码给超级兵增加了反甲伤害的属性，并且重写了attack代码，运行后，结果如下：

超级兵B 攻击 超级兵A -2
超级兵A 有反甲受伤: 1
超级兵A 98 超级兵B 99

可以看出超级兵B虽然攻击了A但是自己也受了1点的伤害。通过在类中对父类定义的函数进行重构，并且结合super()函数，我们即可以重用老特性也可以为下一代增加新特性。

6. 多类继承

多类继承即有多个父类，这样就可以综合多个类的特性。 在王者里，已方战胜大龙，在我方兵线里会产生一种生物叫主宰先锋，如下所示它即有着兵的通常属性比如走路路线、生命值、攻击力，也有着龙（野怪）的喷火攻击方式。

多类继承能实现合体的效果

新建文件，复制粘贴下面全部的代码：

class Npc:

    def __init__(self,name):   #初始化方法 self（方法的第1个位置参数）代表这个类的实例
        self.name = 'NPC' #初始名称为NPC
        self.life = 100   #生命值初始为100
        self.harm = 2     #伤害初始为2

    def __str__(self):    #实例转成字符串时返回的字符串值
        return '%s %d'%(self.name,self.life)  #返回这个类的实例时就打印名称和生命值

    def attack(self,other): #攻击使别人生命值下降，把“别人”(other)当成参数传进来
        print(self.name,'攻击',other.name,'-%d'%self.harm)
        other.life -= self.harm


class Soldier(Npc):
    def __init__(self,name):
        super().__init__(name)          #调用上层的初始化函数，使用父类的初始化代码
        self.name = name            #士兵的名称
    
    def move(self):
        print(self.name,'走路','.'*20)  #用打出一个点代表移动

class Beast(Npc):
    def __init__(self,name):
        super().__init__(name)          #调用上层的初始化函数，使用父类的初始化代码
        self.name = name

    def fire(self):
        print(self.name,'喷火','*'*20)


class Pioneer(Soldier,Beast):
    def __init__(self,name):
        super().__init__(name)          #调用上层的初始化函数，使用父类的初始化代码


p = Pioneer('主宰先锋1')
print(p)
p.move()
p.fire()

 

运行之后看到运行结果：

主宰先锋1 100
主宰先锋1 走路 ....................
主宰先锋1 喷火 ********************

通过继承两个类，这个主宰先锋即有了走路的功能(只在父类Soldier中有定义），也有了喷火的功能（只在父类Beast中有定义），并且具有最原始的NPC的各种属性。

以上就是本篇类对象继承的内容，类的最核心的概念还是复用，一般高手写程序时都是从最抽象的类的开始写，把最容易共用的代码先写好，自顶向下的写程序。

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