继承基础

定义老虎、狮子和猫时，它们都有名称、身高、体重，也都有吃东西的行为。如果每个类都重复编写这些属性和方法，代码会越来越长，修改时也容易漏掉某个类。如何复用这些共同内容，同时保留每种动物自己的行为？

继承可以把共同内容放进一个父类，再让其他类直接使用。本节先学习单继承：一个子类直接继承一个父类，并逐步扩展子类内容和继承层级。

单继承关系

当多个类具有共同的属性和行为时，如何只定义一次？继承可以让子类直接获得父类已经定义的属性和方法，再补充自己的内容。

• 被继承的类叫父类
• 继承其他类的类叫子类

基本语法如下：

class 子类名(父类名):
    pass

下面定义一个英雄类，再让坦克英雄继承它：

class Hero:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def hello(self):
        print(f'{self.name} 正在向你打招呼')


class Tank(Hero):
    pass


tank = Tank('坦克')
print(tank.name)
tank.hello()

运行结果：

坦克
坦克 正在向你打招呼

Tank 自己没有编写 __init__() 和 hello()，但可以直接使用父类 Hero 中的内容。

继承通常用来表达“子类是父类的一种”。例如，坦克英雄是一种英雄，老虎是一种动物，这些关系适合使用继承。

继承和对象协作不同

上一章的玩家会使用骰子，但玩家不是一种骰子，所以 Player 不应该继承 Dice。两个对象只是互相配合时，直接调用对方提供的方法即可。

父类属性初始化

如果子类需要增加自己的实例属性，如何同时完成父类和子类的初始化？可以编写自己的 __init__()，再使用 super() 调用父类的初始化方法：

class Hero:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def hello(self):
        print(f'{self.name} 正在向你打招呼')


class Tank(Hero):
    def __init__(self, name, defence, blood):
        super().__init__(name)
        self.defence = defence
        self.blood = blood


tank = Tank('坦克', 100, 1000)
print(tank.name, tank.defence, tank.blood)
tank.hello()

super().__init__(name) 会调用父类的 __init__()，完成 name 的初始化。后面两行再初始化坦克英雄特有的 defence 和 blood。

执行顺序可以概括为：

1. 创建 Tank 对象
2. 进入 Tank.__init__()
3. 通过 super().__init__(name) 初始化父类属性
4. 继续初始化子类自己的属性

如果子类编写了 __init__()，却没有初始化父类需要的属性，后面访问这些属性时可能触发 AttributeError。

案例：动物类继承设计

需求：定义 Animal、Tiger 和 Lion，让两个子类复用公共属性与 eat()，同时保留各自的叫声和技能。

功能分析：先观察不使用继承时的重复代码，再改用 Animal 作为父类，比较两种结构的维护差异。

具体结构如下：

动物（Animal）
    属性：name、high、weight
    方法：eat

老虎（Tiger）
    公共内容：name、high、weight、eat
    特有方法：bark、tiger_skill

狮子（Lion）
    公共内容：name、high、weight、eat
    特有方法：bark、lion_skill

独立类实现

如果每个类都独立编写，公共属性和 eat() 会重复出现：

class Animal:
    def __init__(self, name, high, weight):
        self.name = name
        self.high = high
        self.weight = weight

    def eat(self):
        print(f'{self.name} 正在吃东西')


class Tiger:
    def __init__(self, name, high, weight):
        self.name = name
        self.high = high
        self.weight = weight

    def eat(self):
        print(f'{self.name} 正在吃东西')

    def bark(self):
        print(f'{self.name} 正在嗷呜叫')

    def tiger_skill(self):
        print(f'{self.name} 使用老虎技能')


class Lion:
    def __init__(self, name, high, weight):
        self.name = name
        self.high = high
        self.weight = weight

    def eat(self):
        print(f'{self.name} 正在吃东西')

    def bark(self):
        print(f'{self.name} 正在吼叫')

    def lion_skill(self):
        print(f'{self.name} 使用狮子技能')

name、high、weight 和 eat() 在三个类中重复出现。以后修改公共属性或吃东西的行为时，三个类都可能需要调整。

继承实现

使用继承后，可以把公共内容放在 Animal 中，让 Tiger 和 Lion 只保存自己的特有行为：

class Animal:
    def __init__(self, name, high, weight):
        self.name = name
        self.high = high
        self.weight = weight

    def eat(self):
        print(f'{self.name} 正在吃东西')


class Tiger(Animal):
    def __init__(self, name, high, weight):
        super().__init__(name, high, weight)

    def bark(self):
        print(f'{self.name} 正在嗷呜叫')

    def tiger_skill(self):
        print(f'{self.name} 使用老虎技能')


class Lion(Animal):
    def __init__(self, name, high, weight):
        super().__init__(name, high, weight)

    def bark(self):
        print(f'{self.name} 正在吼叫')

    def lion_skill(self):
        print(f'{self.name} 使用狮子技能')


tiger = Tiger('泰哥', 1.88, 360)
lion = Lion('辛巴', 2, 380)

tiger.eat()
tiger.bark()
tiger.tiger_skill()

lion.eat()
lion.bark()
lion.lion_skill()

运行结果：

泰哥 正在吃东西
泰哥 正在嗷呜叫
泰哥 使用老虎技能
辛巴 正在吃东西
辛巴 正在吼叫
辛巴 使用狮子技能

现在，公共属性和 eat() 只需要在 Animal 中定义一次。两个子类继承公共内容，再分别增加自己的叫声和技能。

子类扩展

子类不仅可以使用父类的内容，还可以增加自己的实例属性和方法。如何在不修改父类的前提下，为 Cat 增加毛色、叫声和信息展示功能？

继续在上一个示例中添加 Cat，让它继承 Animal，并增加毛色、叫声和信息展示功能：

class Cat(Animal):
    def __init__(self, name, high, weight, color):
        super().__init__(name, high, weight)
        self.color = color

    def meow(self):
        print(f'{self.name} 正在喵喵叫')

    def show_info(self):
        print(
            f'名字：{self.name}，毛色：{self.color}，'
            f'身高：{self.high}，体重：{self.weight}'
        )


cat = Cat('小猫咪', 0.3, 4, '银白色')
cat.eat()
cat.meow()
cat.show_info()

这里可以分成两部分看：

• name、high、weight 和 eat() 来自父类 Animal
• color、meow() 和 show_info() 由子类 Cat 自己定义

本节只让子类增加新内容。子类修改父类已有方法的写法，会在“方法重写”一节学习。

多层继承关系

一个子类还可以继续成为其他类的父类。继承层级增加后，实例可以沿继承链获得哪些方法？例如，Jiao 继承 Snake，Dragon 再继承 Jiao：

class Snake:
    def __init__(self, name, color, length, size):
        self.name = name
        self.color = color
        self.length = length
        self.size = size

    def run(self):
        return f'{self.name} 正在向前爬行'


class Jiao(Snake):
    def __init__(self, name, color, length, size, claw, corner):
        super().__init__(name, color, length, size)
        self.claw = claw
        self.corner = corner

    def fly(self):
        return f'{self.name} 正在腾云驾雾'


class Dragon(Jiao):
    def skill(self):
        return f'{self.name} 正在施云布雨'


snake = Snake('小花蛇', '斑纹', '50 cm', '5 cm')
print(snake.run())

jiao = Jiao('小花蛟', '斑纹', '250 cm', '50 cm', 2, 1)
print(jiao.run())
print(jiao.fly())

dragon = Dragon('小金龙', '金色', '2500 cm', '250 cm', 5, 2)
print(dragon.run())
print(dragon.fly())
print(dragon.skill())

Dragon 可以使用三个层级中的内容：

1. 从 Snake 间接继承 run()
2. 从 Jiao 继承 fly()
3. 使用自己定义的 skill()

这仍然是单继承：Jiao 直接继承一个父类，Dragon 也只直接继承一个父类。一个子类同时继承多个父类的情况，会在下一节学习。

小结

本节重点掌握四件事：

1. 使用 class 子类(父类) 建立继承关系
2. 子类可以直接使用父类已有的属性和方法
3. 子类通过 super().__init__() 初始化父类属性
4. 子类可以增加自己的属性和方法，也可以继续成为其他类的父类

练习

1. 定义一个 Vehicle 父类，添加 brand 属性和 run() 方法
2. 定义 Car 和 Bike 两个子类，分别增加一个特有属性和方法
3. 创建子类对象，分别调用继承的方法和自己新增的方法
4. 给 Car 增加自己的 __init__()，使用 super().__init__() 初始化 brand