4.2 继承与多态

继承和多态是面向对象编程的两个重要概念。继承允许创建一个新类，该类继承自现有类的属性和方法，从而实现代码重用和模块化。多态是指同一操作作用于不同的对象，可以产生不同的结果，它使得我们可以使用统一的接口处理不同类型的对象。

4.2.1 继承

在 Python 中，要创建一个继承自现有类的新类，只需在类定义时将现有类名放在括号里。例如：

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

    def speak(self):
        print(f"{self.name}, a {self.species}, is speaking.")

class Dog(Animal):
    def __init__(self, name):
        super().__init__(name, "dog")

    def speak(self):
        print(f"{self.name}, a {self.species}, says Woof!")

class Cat(Animal):
    def __init__(self, name):
        super().__init__(name, "cat")

    def speak(self):
        print(f"{self.name}, a {self.species}, says Meow!")

在这个示例中，我们定义了一个 Animal 类，它具有两个属性 name 和 species，以及一个 speak() 方法。我们还定义了两个继承自 Animal 类的子类：Dog 和 Cat。这两个子类分别覆盖了 speak() 方法，以实现特定于它们的行为。

4.2.2 多态

多态允许我们使用相同的接口处理不同类型的对象。以下是一个多态的示例：

def let_animals_speak(animals):
    for animal in animals:
        animal.speak()

dog1 = Dog("Buddy")
cat1 = Cat("Whiskers")

let_animals_speak([dog1, cat1])

在这个示例中，我们定义了一个名为 let_animals_speak() 的函数，它接收一个动物列表作为参数，并调用列表中每个动物的 speak() 方法。我们创建了一个 Dog 类的实例 dog1 和一个 Cat 类的实例 cat1，并将它们传递给 let_animals_speak() 函数。尽管它们是不同类型的对象，但多态允许我们使用相同的接口处理它们。

输出结果为：

Buddy, a dog, says Woof!
Whiskers, a cat, says Meow!

4.2.3 方法重写（Override）

在子类中，可以覆盖（重写）基类中的方法，以实现特定于子类的功能。例如，在上面的示例中，Dog 和 Cat 子类分别重写了 Animal 类的 speak() 方法。

4.2.4 调用基类方法

在子类中，可以使用 super() 函数调用基类的方法。例如，当创建 Dog 或 Cat 类的实例时，我们需要调用 Animal 类的 __init__() 方法来初始化 name 和 species 属性。在这种情况下，我们可以使用 super().__init__(name, species) 调用基类的构造方法，如下：

class Dog(Animal):
    def __init__(self, name):
        super().__init__(name, "dog")

class Cat(Animal):
    def __init__(self, name):
        super().__init__(name, "cat")

4.2.5 多重继承

Python 支持多重继承，这意味着一个类可以从多个基类中继承属性和方法。要创建一个继承自多个基类的新类，只需在类定义时将这些基类名放在括号里，并用逗号分隔。例如：

class SwimMixin:
    def swim(self):
        print(f"{self.name} is swimming.")

class FlyMixin:
    def fly(self):
        print(f"{self.name} is flying.")

class Dolphin(Animal, SwimMixin):
    def __init__(self, name):
        super().__init__(name, "dolphin")

class Bat(Animal, FlyMixin):
    def __init__(self, name):
        super().__init__(name, "bat")

dolphin1 = Dolphin("Flipper")
bat1 = Bat("Dracula")

dolphin1.swim()
bat1.fly()

在这个示例中，我们定义了两个混入类（Mixin）：SwimMixin 和 FlyMixin。混入类是一种常用的多重继承模式，它们包含特定的行为，可以在其他类中重用。我们创建了一个 Dolphin 类，同时从 Animal 类和 SwimMixin 类继承，还创建了一个 Bat 类，同时从 Animal 类和 FlyMixin 类继承。

当我们创建 Dolphin 和 Bat 类的实例并调用它们的 swim() 和 fly() 方法时，输出结果为：

Flipper is swimming.
Dracula is flying.

至此，我们已经详细介绍了继承与多态的基本概念、方法重写、调用基类方法以及多重继承等知识点，并通过实例代码展示了它们的应用。希望这些内容能帮助你更好地理解 Python 面向对象编程中的继承与多态。