Python OOP - 繼承(Inheritance)
繼承(Inheritance)
繼承: 指的是一個類別(子類)從另一個類別(父類)獲得它的屬性和方法的功能。
繼承允許子類別重用父類別的程式碼，無須重新實作，並且可以添加新功能或修改已存在的行為，從而促進程式的擴展和維護。
名詞說明
父類別(Person/Base class): 提供繼承給其他類別的類別，父類別定義了某些基本行為或屬性，供其他類別使用。
子類別(child/Derived class): 從父類別繼承屬性和方法的類別，子類別可以擴展或覆寫(override)父類別的功能，使其更符合子類別的需求。
單繼承：子類別只繼承自一個父類別。
多繼承：子類別同時繼承多個父類別。
簡單範例
# test_oop.py
# 定義父類別
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def speak(self):
return f"{self.name} makes a sound"
# 定義子類別，繼承自 Animal
class Dog(Animal):
pass
# 創建物件
dog = Dog("Buddy")
print(dog.speak()) # Buddy makes a sound
透過初始化父類別，並賦予物件屬性一個值(self.name)。
子類Dog可直接使用父類別已存在的方法，避免重寫相同邏輯。
新增與複寫(override)
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def speak(self):
return f"{self.name} makes a sound"
# 定義子類別，繼承自 Animal
class Dog(Animal):
def speak(self): # 複寫
return f"{self.name} says Woof!"
def play_games(self): # 新增
return f"{self.name} is very happy!"
# 創建物件
animal = Animal("Animal")
dog = Dog("Buddy")
print(dog.speak()) # says Woof!
print(dog.play_games()) # Buddy is very happy!
print(animal.speak()) # Animal makes a sound
print(animal.play_games()) # AttributeError: 'Animal' object has no attribute 'play_games'
輸出結果
Buddy says Woof!
Buddy is very happy!
Animal makes a sound
Traceback (most recent call last):
File "/Users/xiu/Desktop/test_oop.py", line 23, in <module>
print(animal.play_games()) # AttributeError: 'Animal' object has no attribute 'play_games'
AttributeError: 'Animal' object has no attribute 'play_games'
透過複寫speak()方法，實現了不同的行為，可以看到子類的物件可以呼叫speak與新增的play_games方法，父類的物件也保有了原有的speak方法，但無法呼叫子類所新增的方法。
super()函式
super(): 用於確保多重繼承時，父類別可以被正確初始化與呼叫。
若子類別同樣定義了__init__()方法來初始化物件，會取代原有父類的__init__()方法，因此就必須額外宣告一個super().__init__()來初始化父類。
多重繼承的應用，會涉及到Python的方法解析順序(method resolution order, MRO)，在多重繼承的情況下，super()確保了正確的父類別方法被呼叫，解析順序也會依照物件本身->物件的第一個父類(由左至右依序解析)->物件第一個父類的父類->…->物件第二個父類->物件第二個父類的父類->..，這在設計上必須多加留意。(下個小章節有提到)
super()應用範例
# 定義父類別
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def speak(self):
return f"{self.name} makes a sound"
# 定義子類別，繼承自 Animal
class Dog(Animal):
def __init__(self, name, breed):
# 使用 super() 呼叫父類別的 __init__ 方法來初始化 name
super().__init__(name)
self.breed = breed # 新增一個屬性 breed
def speak(self): # 複寫 speak 方法
return f"{self.name} says Woof!"
def play_games(self): # 新增一個 play_games 方法
return f"{self.name} is very happy!"
# 創建物件
animal = Animal("Animal")
dog = Dog("Buddy", "Golden Retriever")
print(dog.speak()) # Buddy says Woof!
print(dog.play_games()) # Buddy is very happy!
print(f"{dog.name} is a {dog.breed}") # Buddy is a Golden Retriever
print(animal.speak()) # Animal makes a sound
輸出結果
Buddy says Woof!
Buddy is very happy!
Buddy is a Golden Retriever
Animal makes a sound
Dog類的__init__()方法中，使用super().init(name)呼叫父類別Animal的__init__()方法，這樣就能正確初始化name屬性。
Dog類別除了繼承父類別Animal的屬性外，還透過__init__()新增了一個breed屬性。
多重繼承
多重繼承顧名思義，一個類別同時繼承多個父類別，讓子類別可以繼承多個父類別的屬性和方法。
這會讓程式碼看起來複雜些，尤其是又有多層的時候。
多重繼承與MRO範例
class AAA:
def test(self):
print("from class A.")
class BBB:
def test(self):
print("from class B.")
class CCC(AAA):
def test(self):
print("from class C.")
class DDD(BBB):
def test(self):
print("from class D.")
class EEE(DDD, CCC):
def test(self):
print("from class E.")
object = EEE()
object.test()
print(object.__class__.mro())
輸出結果
from class E.
[<class '__main__.EEE'>, <class '__main__.DDD'>, <class '__main__.BBB'>, <class '__main__.CCC'>, <class '__main__.AAA'>, <class 'object'>]
由於EEE也有包含了test的方法。
若將EEE還有DDD的方法都移除呢?
class AAA:
def test(self):
print("from class A.")
class BBB:
def test(self):
print("from class B.")
class CCC(AAA):
def test(self):
print("from class C.")
class DDD(BBB):
def yoyo(self): # 隨意改名稱
print("from class D.")
class EEE(DDD, CCC):
def yoyo(self): # 隨意改名稱
print("from class E.")
object = EEE()
object.test()
print(object.__class__.mro())
輸出結果
from class B.
[<class '__main__.EEE'>, <class '__main__.DDD'>, <class '__main__.BBB'>, <class '__main__.CCC'>, <class '__main__.AAA'>, <class 'object'>]
解析順序如上一章節提到的MRO: 依照物件本身 -> 物件的第一個父類(由左至右) -> 物件第一個父類的父類 -> … -> 物件第二個父類 -> 物件第二個父類的父類 -> …
這在設計上需要多加留意，並且這樣的設計有機會讓程式碼的可讀性降低。