9.3　继承

编写类时，并非总是要从空白开始。如果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，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。

9.3.1　子类的方法init()

在既有类的基础上编写新类时，通常要调用父类的方法init() 。这将初始化在父类init() 方法中定义的所有属性，从而让子类包含这些属性。

例如，下面来模拟电动汽车。电动汽车是一种特殊的汽车，因此可在前面创建的Car 类的基础上创建新类ElectricCar 。这样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ElectricCar 类的一个简单版本，它具备Car 类的所有功能：

electric_car.py

❶ class Car:
"""一次模拟汽车的简单尝试。"""

def init(self, make, model, year):
self.make = make
self.model = model
self.year = year
self.odometerreading = 0

def getdescriptivename(self):
longname = f"{self.year} {self.make} {self.model}"
return long_name.title()

def read_odometer(self):
print(f"This car has {self.odometer_reading} miles on it.")

def update_odometer(self, mileage):
if mileage >= self.odometer_reading:
self.odometer_reading = mileage
else:
print("You can't roll back an odometer!")

def increment_odometer(self, miles):
self.odometer_reading += miles

❷ class ElectricCar(Car):
"""电动汽车的独特之处。"""

❸ def __init(self, make, model, year):
"""初始化父类的属性。"""
❹ super().__init(make, model, year)

❺ my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2019)
print(my_tesla.get_descriptive_name())

首先是Car 类的代码（见❶）。创建子类时，父类必须包含在当前文件中，且位于子类前面。在❷处，定义了子类ElectricCar 。定义子类时，必须在圆括号内指定父类的名称。方法init() 接受创建Car 实例所需的信息（见❸）。

❹处的super() 是一个特殊函数，让你能够调用父类的方法。这行代码让Python调用Car 类的方法init() ，让ElectricCar 实例包含这个方法中定义的所有属性。父类也称为超类 （superclass），名称super 由此而来。

为测试继承能够正确地发挥作用，我们尝试创建一辆电动汽车，但提供的信息与创建普通汽车时相同。在❺处，创建ElectricCar 类的一个实例，并将其赋给变量mytesla 。这行代码调用ElectricCar 类中定义的方法init() ，后者让Python调用父类Car 中定义的方法_init() 。我们提供了实参'tesla' 、'model s' 和2019 。

除方法init_() 外，电动汽车没有其他特有的属性和方法。当前，我们只想确认电动汽车具备普通汽车的行为：

2019 Tesla Model S

ElectricCar 实例的行为与Car 实例一样，现在可以开始定义电动汽车特有的属性和方法了。

9.3.2　给子类定义属性和方法

让一个类继承另一个类后，就可以添加区分子类和父类所需的新属性和新方法了。

下面来添加一个电动汽车特有的属性（电瓶），以及一个描述该属性的方法。我们将存储电瓶容量，并编写一个打印电瓶描述的方法：

class Car:
—snip—

class ElectricCar(Car):
"""电动汽车的独特之处。"""

def init(self, make, model, year):
"""
初始化父类的属性。
再初始化电动汽车特有的属性。
"""
super().init(make, model, year)
❶ self.battery_size = 75

❷ def describe_battery(self):
"""打印一条描述电瓶容量的消息。"""
print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2019)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.describe_battery()

在❶处，添加了新属性self.battery_size ，并设置其初始值（75 ）。根据ElectricCar 类创建的所有实例都将包含该属性，但所有Car 实例都不包含它。在❷处，还添加了一个名为describe_battery() 的方法，打印有关电瓶的信息。调用这个方法时，将看到一条电动汽车特有的描述：

2019 Tesla Model S
This car has a 75-kWh battery.

对于ElectricCar 类的特殊程度没有任何限制。模拟电动汽车时，可根据所需的准确程度添加任意数量的属性和方法。如果一个属性或方法是任何汽车都有的，而不是电动汽车特有的，就应将其加入到Car 类而非ElectricCar 类中。这样，使用Car 类的人将获得相应的功能，而ElectricCar 类只包含处理电动汽车特有属性和行为的代码。

9.3.3　重写父类的方法

对于父类的方法，只要它不符合子类模拟的实物的行为，都可以进行重写。为此，可在子类中定义一个与要重写的父类方法同名的方法。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方法。

假设Car 类有一个名为fill_gas_tank() 的方法，它对全电动汽车来说毫无意义，因此你可能想重写它。下面演示了一种重写方式：

class ElectricCar(Car):
—snip—

def fill_gas_tank(self):
"""电动汽车没有油箱。"""
print("This car doesn't need a gas tank!")

现在，如果有人对电动汽车调用方法fill_gas_tank() ，Python将忽略Car 类中的方法fill_gas_tank() ，转而运行上述代码。使用继承时，可让子类保留从父类那里继承而来的精华，并剔除不需要的糟粕。

9.3.4　将实例用作属性

使用代码模拟实物时，你可能会发现自己给类添加的细节越来越多：属性和方法清单以及文件都越来越长。在这种情况下，可能需要将类的一部分提取出来，作为一个独立的类。可以将大型类拆分成多个协同工作的小类。

例如，不断给ElectricCar 类添加细节时，我们可能发现其中包含很多专门针对汽车电瓶的属性和方法。在这种情况下，可将这些属性和方法提取出来，放到一个名为Battery 的类中，并将一个Battery 实例作为ElectricCar 类的属性：

class Car:
—snip—

❶ class Battery:
"""一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试。"""

❷ def init(self, batterysize=75):
"""初始化电瓶的属性。"""
self.batterysize = batterysize

❸ def describebattery(self):
"""打印一条描述电瓶容量的消息。"""
print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")

class ElectricCar(Car):
"""电动汽车的独特之处。"""

def __init(self, make, model, year):
"""
初始化父类的属性。
再初始化电动汽车特有的属性。
"""
super().__init(make, model, year)
❹ self.battery = Battery()

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2019)

print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()

❶处定义一个名为Battery 的新类，它没有继承任何类。❷处的方法init() 除self 外，还有另一个形参battery_size 。这个形参是可选的：如果没有给它提供值，电瓶容量将被设置为75。方法describe_battery() 也移到了这个类中（见❸）。

在ElectricCar 类中，添加了一个名为self.battery 的属性（见❹）。这行代码让Python创建一个新的Battery 实例（因为没有指定容量，所以为默认值75），并将该实例赋给属性self.battery 。每当方法init() 被调用时，都将执行该操作，因此现在每个ElectricCar 实例都包含一个自动创建的Battery 实例。

我们创建一辆电动汽车，并将其赋给变量my_tesla 。描述电瓶时，需要使用电动汽车的属性battery ：

my_tesla.battery.describe_battery()

这行代码让Python在实例my_tesla 中查找属性battery ，并对存储在该属性中的Battery 实例调用方法describe_battery() 。

输出与你在前面看到的相同：

2019 Tesla Model S
This car has a 75-kWh battery.

这看似做了很多额外的工作，但是现在想多详细地描述电瓶都可以，且不会导致ElectricCar 类混乱不堪。下面再给Battery 类添加一个方法，它根据电瓶容量报告汽车的续航里程：

class Car:
—snip—

class Battery:
—snip—

❶ def get_range(self):
"""打印一条消息，指出电瓶的续航里程。"""
if self.battery_size == 75:
range = 260
elif self.battery_size == 100:
range = 315

print(f"This car can go about {range} miles on a full charge.")

class ElectricCar(Car):
—snip—

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2019)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
❷ my_tesla.battery.get_range()

❶处新增的方法get_range() 做了一些简单的分析：如果电瓶的容量为75 kWh，就将续航里程设置为260英里；如果容量为100 kWh，就将续航里程设置为315英里，然后报告这个值。为使用这个方法，也需要通过汽车的属性battery 来调用（见❷）。

输出指出了汽车的续航里程（这取决于电瓶的容量）：

2019 Tesla Model S
This car has a 75-kWh battery.
This car can go about 260 miles on a full charge.

9.3.5　模拟实物

模拟较复杂的物件（如电动汽车）时，需要解决一些有趣的问题。续航里程是电瓶的属性还是汽车的属性呢？如果只描述一辆汽车，将方法get_range() 放在Battery 类中也许是合适的，但如果要描述一家汽车制造商的整个产品线，也许应该将方法get_range() 移到ElectricCar 类中。在这种情况下，get_range() 依然根据电瓶容量来确定续航里程，但报告的是一款汽车的续航里程。也可以这样做：仍将方法get_range() 留在Battery 类中，但向它传递一个参数，如car_model 。在这种情况下，方法get_range() 将根据电瓶容量和汽车型号报告续航里程。

这让你进入了程序员的另一个境界：解决上述问题时，从较高的逻辑层面（而不是语法层面）考虑；考虑的不是Python，而是如何使用代码来表示实物。达到这种境界后，你会经常发现，对现实世界的建模方法没有对错之分。有些方法的效率更高，但要找出效率最高的表示法，需要经过一定的实践。只要代码像你希望的那样运行，就说明你做得很好！即便发现自己不得不多次尝试使用不同的方法来重写类，也不必气馁。要编写出高效、准确的代码，都得经过这样的过程。

动手试一试

练习9-6：冰激凌小店 　冰激凌小店是一种特殊的餐馆。编写一个名为IceCreamStand 的类，让它继承为完成练习9-1或练习9-4而编写的Restaurant 类。这两个版本的Restaurant 类都可以，挑选你更喜欢的那个即可。添加一个名为flavors 的属性，用于存储一个由各种口味的冰激凌组成的列表。编写一个显示这些冰激凌的方法。创建一个IceCreamStand 实例，并调用这个方法。

练习9-7：管理员 　管理员是一种特殊的用户。编写一个名为Admin 的类，让它继承为完成练习9-3或练习9-5而编写的User 类。添加一个名为privileges 的属性，用于存储一个由字符串（如"can add post" 、"can delete post" 、"can ban user" 等）组成的列表。编写一个名为show_privileges() 的方法，显示管理员的权限。创建一个Admin 实例，并调用这个方法。

练习9-8：权限 　编写一个名为Privileges 的类，它只有一个属性privileges ，其中存储了练习9-7所述的字符串列表。将方法show_privileges() 移到这个类中。在Admin 类中，将一个Privileges 实例用作其属性。创建一个Admin 实例，并使用方法show_privileges() 来显示其权限。

练习9-9：电瓶升级 　在本节最后一个electric_car.py版本中，给Battery 类添加一个名为upgrade_battery() 的方法。该方法检查电瓶容量，如果不是100，就将其设置为100。创建一辆电瓶容量为默认值的电动汽车，调用方法get_range() ，然后对电瓶进行升级，并再次调用get_range() 。你将看到这辆汽车的续航里程增加了。