Python オブジェクト指向の継承とポリモーフィズム

この記事で共有する内容は、Python のオブジェクト指向の継承とポリモーフィズムに関するもので、必要な方は参考にしてください。

OOP プログラミングでは、クラスを定義するときに、既存のクラスから継承することができます。クラスを継承し、新しいクラスをサブクラス (Subclass) と呼び、継承されたクラスを基本クラス、親クラス、またはスーパークラス (Base クラス、Supper クラス) と呼びます。

たとえば、Animal という名前のクラスを作成し、直接出力できる run() メソッドがあります:

class Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')

Dog クラスと Cat クラスを作成する必要がある場合、Animal クラスから直接継承できます:

class Dog(Animal):
    pass
class Cat(Animal):
    pass

For Dog の場合、Animal はその親クラスであり、Animal の場合、Dog はそのサブクラスです。猫と犬は似ています。

相続のメリットは何ですか?最大の利点は、サブクラスが親クラスのすべての機能を取得できることです。 Animal は run() メソッドを実装しているため、そのサブクラスとして Dog と Cat は何もしなくても自動的に run() メソッドを持ちます:

dog = Dog()
dog.run()

cat = Cat()
cat.run()

Animal is running...
Animal is running...

もちろん、Dog クラスなどのメソッドをサブクラスに追加することもできます。

継承の 2 番目の利点では、コードを少し改善する必要があります。 Dog であろうと Cat であろうと、run() を実行すると、Animal is running... と表示されます。論理的な方法は、それぞれ Dog is running... と Cat is running... を表示することです。 Dog クラスと Cat クラスへの追加は次のとおりです:

class Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')class Dog(Animal):
    def run(self):
        print('Dog is haha running...')

    def eat(self):
        print('Eating meat...')
class Cat(Animal):
    def run(self):
        print('Cat is miaomiao running...')

    def eat(self):
        print('Eating fish...')dog = Dog()
dog.run()
dog.eat()

cat = Cat()
cat.run()
cat.eat()

再次运行，结果如下：

Dog is haha running...
Eating meat...
Cat is miaomiao running...
Eating fish...

同じ run() メソッドがサブクラスと親クラスの両方に存在する場合、サブクラスの run() が親クラスの run() をオーバーライドすると言います。コードが実行されているときは、サブクラスの run() が常に呼び出されます。このようにして、継承のもう 1 つの利点であるポリモーフィズムが得られます。

ポリモーフィズムとは何かを理解するには、まずデータ型についてもう少し詳しく説明する必要があります。クラスを定義するとき、実際にはデータ型を定義します。私たちが定義するデータ型は、Python に付属する str、list、dict などのデータ型と何ら変わりません:

a = list()#a是list类型#a是list类型

b = Animal() #b是Animal类型

c = Dog #c是Dog类型

変数が特定の型であるかどうかを判断するには、isinstance() を使用して判断できます:

>>> isinstance(a, list)
True
>>> isinstance(b, Animal)
True
>>> isinstance(c, Dog)
True

a、b、c の3種類のリスト、Animal、Dogに対応しているようです。

でもちょっと待って、試してみてください:

>>> isinstance(c, Animal)
True

どうやら c は犬だけではなく、動物のようです!

しかし、よく考えてみると、これは当然のことです。Dog は Animal から継承するため、Dog のインスタンス c を作成するとき、c のデータ型は Dog であると考えられます。しかし、c も元々は Animal の一種であることは間違いではありません。

つまり、継承関係においては、インスタンスのデータ型がサブクラスであれば、そのデータ型も親クラスとみなすことができます。しかし、その逆は当てはまりません。

>>> b = Animal()
>>> isinstance(b, Dog)
False

犬は動物と見なすことができますが、動物を犬と見なすことはできません。

ポリモーフィズムの利点を理解するには、Animal 型の変数を受け入れる別の関数を記述する必要があります:

def run_twice(animal):
    animal.run()
    animal.run()

Animal のインスタンスを渡すと、run_twice() は出力します:

>>> run_twice(Animal())
Animal is running...
Animal is running...

When we のインスタンスDog が渡されると、run_twice() は次のように出力します:

>>> run_twice(Dog())
Dog is running...
Dog is running...

意味がないように思えますが、よく考えてみると、別の pig タイプを定義すると、それも Animal から派生します:

class Pig(Animal):
    def run(self):
        print('Pig is running slowly...')

run_twice( pig を呼び出すと) ())

>>> run_twice(Pig())
Pig is running slowly...
Pig is running slowly...

ポリモーフィズムの利点は、Dog、Cat、および Pig を渡す必要がある場合、Dog、Cat、および Pig はすべて Animal タイプであるため、Animal タイプを受け取るだけで済むことです。動物へ 入力するだけです。 Animal 型には run() メソッドがあるため、Animal クラスまたはサブクラスである限り、渡された型は自動的に実際の型の run() メソッドを呼び出します。これがポリモーフィズムの意味です。変数。Animal タイプであることだけを知っていれば、そのサブタイプや run() メソッドが特に Animal、Dog、cat、またはどの動物に対して呼び出されるのかを正確に知らなくても、安全に run() メソッドを呼び出すことができます。 Pig オブジェクト、これは実行時のオブジェクトの正確な型によって決定されます。これがポリモーフィズムの真の力です。呼び出し側は呼び出しのみを考慮し、Animal の新しいサブクラスを追加するときは、詳細を気にしません。 run() メソッドが正しく記述されていることを確認する必要があり、元のコードがどのように呼び出されるかは気にしません。これは有名な「オープンとクローズ」の原則です:

変更禁止: Animal タイプに依存する run_twice() などの関数を変更する必要はありません。

継承はレベルごとに継承することもできます。どのクラスも最終的にはルート クラス オブジェクトまで遡ることができます。これらの継承関係は、逆ツリーのように見えます。

Python オブジェクト指向のアクセス制限

Python オブジェクト指向クラスインスタンス

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