Как наследовать класс в python
Наследование позволяет создавать новый класс на основе уже существующего класса. Наряду с инкапсуляцией наследование является одним из краеугольных камней объектно-ориентированного программирования.
Ключевыми понятиями наследования являются подкласс и суперкласс . Подкласс наследует от суперкласса все публичные атрибуты и методы. Суперкласс еще называется базовым (base class) или родительским (parent class), а подкласс — производным (derived class) или дочерним (child class).
Синтаксис для наследования классов выглядит следующим образом:
class подкласс (суперкласс): методы_подкласса
Например, у нас есть класс Person, который представляет человека:
class Person: def __init__(self, name): self.__name = name # имя человека @property def name(self): return self.__name def display_info(self): print(f"Name: ")
Предположим, нам необходим класс работника, который работает на некотором предприятии. Мы могли бы создать с нуля новый класс, к примеру, класс Employee:
class Employee: def __init__(self, name): self.__name = name # имя работника @property def name(self): return self.__name def display_info(self): print(f"Name: ") def work(self): print(f" works")
Однако класс Employee может иметь те же атрибуты и методы, что и класс Person, так как работник — это человек. Так, в выше в классе Employee только добавляется метод works , весь остальной код повторяет функционал класса Person. Но чтобы не дублировать функционал одного класса в другом, в данном случае лучше применить наследование.
Итак, унаследуем класс Employee от класса Person:
class Person: def __init__(self, name): self.__name = name # имя человека @property def name(self): return self.__name def display_info(self): print(f"Name: ") class Employee(Person): def work(self): print(f" works") tom = Employee("Tom") print(tom.name) # Tom tom.display_info() # Name: Tom tom.work() # Tom works
Класс Employee полностью перенимает функционал класса Person, лишь добавляя метод work() . Соответственно при создании объекта Employee мы можем использовать унаследованный от Person конструктор:
tom = Employee("Tom")
И также можно обращаться к унаследованным атрибутам/свойствам и методам:
print(tom.name) # Tom tom.display_info() # Name: Tom
Однако, стоит обратить внимание, что для Employee НЕ доступны закрытые атрибуты типа __name. Например, мы НЕ можем в методе work обратиться к приватному атрибуту self.__name :
def work(self): print(f" works") # ! Ошибка
Множественное наследование
Одной из отличительных особенностей языка Python является поддержка множественного наследования, то есть один класс можно унаследовать от нескольких классов:
# класс работника class Employee: def work(self): print("Employee works") # класс студента class Student: def study(self): print("Student studies") class WorkingStudent(Employee, Student): # Наследование от классов Employee и Student pass # класс работающего студента tom = WorkingStudent() tom.work() # Employee works tom.study() # Student studies
Здесь определен класс Employee, который представляет сотрудника фирмы, и класс Student, который представляет учащегося студента. Класс WorkingStudent, который представляет работающего студента, не определяет никакого функционала, поэтому в нем определен оператор pass . Класс WorkingStudent просто наследует функционал от двух классов Employee и Student. Соответственно у объекта этого класса мы можем вызвать методы обоих классов.
При этом наследуемые классы могут более сложными по функциональности, например:
class Employee: def __init__(self, name): self.__name = name @property def name(self): return self.__name def work(self): print(f" works") class Student: def __init__(self, name): self.__name = name @property def name(self): return self.__name def study(self): print(f" studies") class WorkingStudent(Employee, Student): pass tom = WorkingStudent("Tom") tom.work() # Tom works tom.study() # Tom studies
Наследование классов в Python
Классы в языке Python поддерживают наследование классов, что позволяет создавать новые классы с расширенным и/или измененным функционалом базового класса. Новый класс, созданный на основе базового класса — называется производный класс (derived class) или просто подкласс.
Подкласс наследует атрибуты и методы из родительского класса. Он так же может переопределять (override) методы родительского класса. Если подкласс не определяет свой конструктор __init__ , то он наследует конструктор родительского класса по умолчанию.
Синтаксис определения производного (дочернего) класса выглядит следующим образом:
class DerivedClassName(BaseClassName): statement-1> . statement-N>
Имя BaseClassName должно быть определено в области, содержащей определение производного класса. Вместо имени базового класса допускаются и другие произвольные выражения. Это может быть полезно, например, когда базовый класс определен в другом модуле:
class DerivedClassName(modname.BaseClassName): statement-1> . statement-N>
Выполнение определения производного класса DerivedClassName происходит так же, как и для базового класса BaseClassName . Когда объект класса создан, базовый класс BaseClassName запоминается. Это используется для разрешения ссылок на атрибуты. Если запрошенный атрибут не найден в классе DerivedClassName , поиск переходит к поиску в базовом классе BaseClassName . Это правило применяется рекурсивно, если сам базовый класс является производным от какого-либо другого класса.
В создании экземпляров производных классов нет ничего особенного. Выражение a = DerivedClassName() создает новый экземпляр класса. Ссылки на методы разрешаются следующим образом: поиск соответствующего атрибута данных класса осуществляется по цепочке базовых классов, если это необходимо. Ссылка на метод класса будет действительна, если поиск обнаружил функциональный объект.
Производные классы DerivedClassName могут переопределять методы своих базовых классов BaseClassName . Поскольку методы не имеют особых привилегий при вызове других методов того же объекта, метод базового класса, который вызывает другой метод, определенный в том же базовом классе, может в конечном итоге вызвать метод производного класса, который переопределяет его. Для программистов C++ — все методы в Python фактически являются виртуальными.
Переопределяющий метод в производном классе может фактически расширить, а не просто заменить метод базового класса с тем же именем. Существует простой способ вызвать метод базового класса напрямую: просто вызовите BaseClassName.methodname(self, arguments) . Это иногда полезно и для «клиентов». Обратите внимание, что это работает только в том случае, если базовый класс доступен как имя базового класса BaseClassName в глобальной области видимости.
Python имеет две встроенные функции, которые работают с наследованием:
- Используйте isinstance() для проверки типа экземпляра класса: isinstance(obj, int) будет истинным True только в том случае, если obj.__class__ равен int или класс является производным от класса int .
- Используйте issubclass() для проверки наследования классов: issubclass(bool, int) является истинным, так как bool является подклассом int() . Однако issubclass(float, int) является ложным False , так как float не является подклассом int .
Примеры использования переопределения методов.
class One: def __init__(self, name): self.name = name def talk(self): return f'Меня зовут self.name>' def say(self): return f'Привет self.name>' class Two(One): # декорируем метод def say(self): x = One.say(self) return f'x> . ' class Three(One): # переопределяем метод def say(self, word): return f'word> self.name>. ' one = One('Андрей') two = Two('Юра') three = Three('Аня')
print(f'class One.__name__>:') print(one.talk()) print(one.say()) # class One: # Меня зовут Андрей # Привет Андрей print(f'class Two.__name__>:') print(two.talk()) print(two.say()) print('Two is subclass One:', issubclass(Two, One)) # class Two: # Меня зовут Юра # Привет Юра . # Two is subclass One: True print(f'class Three.__name__>:') print(three.talk()) print(three.say('Пока')) print('Three is subclass One:', issubclass(Three, One)) # class Three: # Меня зовут Аня # Пока Аня. # Three is subclass One: True print('Three is subclass Two:', issubclass(Three, Two)) # Three is subclass Two: False
- ОБЗОРНАЯ СТРАНИЦА РАЗДЕЛА
- Пространство имен и область видимости в классах
- Определение классов
- Объект класса и конструктор класса
- Создание экземпляра класса
- Метод экземпляра класса
- Что такое метод класса и зачем нужен
- Что такое статический метод в классах Python и зачем нужен
- Атрибуты класса и переменные экземпляра класса
- Кэширование методов экземпляра декоратором lru_cache
- Закрытые/приватные методы и переменные класса Python
- Наследование классов
- Множественное наследование классов
- Абстрактные классы
- Перегрузка методов в классе Python
- Что такое миксины и как их использовать
- Класс Python как структура данных, подобная языку C
- Создание пользовательских типов данных
- Специальные (магические) методы класса Python
- Базовая настройка классов Python магическими методами
- Настройка доступа к атрибутам класса Python
- Дескриптор класса для чайников
- Протокол дескриптора класса
- Практический пример дескриптора
- Использование метода .__new__() в классах Python
- Специальный атрибут __slots__ класса Python
- Специальный метод __init_subclass__ класса Python
- Определение метаклассов metaclass
- Эмуляция контейнерных типов в классах Python
- Другие специальные методы класса
- Как Python ищет специальные методы в классах
- Шаблон проектирования Фабрика и его реализация
Наследование — Python: Введение в ООП
Все классы, которые мы рассматривали до этого, создавались «с нуля». И до тех пор, пока описываемые классами сущности мало похожи друг на друга, создание абсолютно новых классов работает отлично. Но что делать, если мы хотим, чтобы пара классов содержала один и тот же метод — не одноименный, а именно копию?
Конечно же, мы можем при объявлении класса вместо объявления метода по месту поместить в атрибут ссылку на существующую функцию. И это даже сработает! Но когда таковых методов станет несколько, уследить за тем, что и куда копируется, станет очень сложно. К счастью, есть способ лучше!
Языки, реализующие инструментарий для объектно ориентированного программирования, включая использование классов, предоставляют и механизм наследования. Python — один из таких языков. Поэтому классы в Python можно наследовать.
Когда один класс становится наследником другого, то все атрибуты класса-предка (надкласса, superclass) становятся доступны классу-потомку (подклассу, subclass) — наследуются (достаются в наследство).
Что дает наследование
Наследование позволяет выделить общее для нескольких классов поведение и вынести его в отдельную сущность. То есть наследование является средством переиспользования кода (code reuse) — использования существующего кода для решения новых задач!
Наследование позволяет получить новый класс, немного отличающийся от старого. При этом нам не нужно иметь доступ к коду исходного класса, а значит с помощью наследования мы можем адаптировать (использовать повторно) под наши задачи, в том числе и чужие классы!
Как обычно, рассмотрим пример:
# этот класс у нас уже был class Counter: def __init__(self): self.value = 0 def inc(self): self.value += 1 def dec(self): self.value -= 1 # А этот класс - новый. Наследник Counter class NonDecreasingCounter(Counter): # в скобках указан класс-предок def dec(self): pass
Если мы выполним эти объявления классов и посмотрим на поведение экземпляра NonDecreasingCounter , то увидим, что он работает как Counter — имеет те же методы и атрибуты (правда, при вызове метода .dec новый счетчик не изменяет текущее значение):
n = NonDecreasingCounter() n.inc() n.inc() n.value # 2 n.dec() n.value # 2
В объявлении NonDecreasingCounter присутствует метод dec , а вот откуда взялись value и inc ? Они были взяты от предка — класса Counter ! Данный факт даже можно пронаблюдать:
n.dec # > n.inc # >
Метод dec — метод класса NonDecreasingCounter , связанный с конкретным экземпляром NonDecreasingCounter . А вот inc — метод класса Counter , хоть и связанный с все тем же экземпляром класса-потомка.
Здесь вы можете увидеть сходство с взаимоотношениями между классом и его экземпляром: если экземпляр получает свой собственный атрибут, то этот атрибут заменяет атрибут класса. Точно так же объявления в классе-потомке заменяют собой атрибуты класса-предка, если имя используется то же самое — говорят, переопределяют (override).
И, как и в случае с объектом, который может использовать все содержимое класса и заменять только небольшую часть атрибутов (или добавлять новые!), так и потомок по умолчанию получает все атрибуты предка, часть из которых может изменить.
Все будет super()
Представим, что нас в целом устраивает класс Counter из предыдущего примера, но мы хотим при вызове inc увеличивать значение дважды. Мы могли бы заменить в потомке весь метод и прописать внутри нового метода self.value += 2 . Но если бы позже что-то поменялось в исходном классе Counter , то эти изменения не коснулись бы нашего метода.
Получается, что нам внутри метода потомка нужно получить доступ к методу предка. Методу с тем же именем! Если мы просто обратимся к self.inc , то получим ссылку на новый метод, ведь мы его переопределили.
Тут нам на помощь приходит специальная функция super :
class DoubleCounter(Counter): def inc(self): super().inc() super().inc()
Вызов super здесь заменяет обращение к self . При этом вы фактически обращаетесь к «памяти предков»: получаете ссылку на атрибут предка. Более того, в данном случае, super().inc — это связанный с текущим экземпляром метод, то есть полноценная «оригинальная версия» из класса-предка. Если бы вы вдруг решили вручную вызвать метод класса предка, то вам бы пришлось использовать его не связанную версию:
class DoubleCounter(Counter): def inc(self): Counter.inc(self) # явно обращаемся к методу класса предка Counter.inc(self) # и передаем ссылку на экземпляр
Вызов super вместо явного вызова предка хорош не только тем, что автоматически связывает методы. При смене предка (такое бывает) в описании класса super учтет изменения, и вы получите доступ к поведению нового предка. Удобно!
super работает не только с методами, но и с атрибутами классов:
class A: x = 'A' class B(A): x = 'B' def super_x(self): return super().x B().x # 'B' B().super_x() # 'A'
Но важно помнить, что super работает именно с классами. Вы не сможете получить доступ к атрибутам, которые добавляются в объект уже после того, как тот будет создан.
Функция super так названа в честь названия класса-предка: «superclass».
Вызов инициализатора суперкласса с super()
При наследовании классов часто возникает необходимость не только добавить новые атрибуты или методы, но и расширить или изменить инициализацию объекта. В этом случае очень важно корректно вызвать конструктор суперкласса, чтобы все атрибуты и состояние, которые должны быть наследованы, были правильно установлены.
Использование super() в __init__ позволяет нам вызвать конструктор суперкласса, что гарантирует, что весь необходимый код инициализации будет выполнен:
class Counter: def __init__(self): self.value = 0 def inc(self): self.value += 1 def dec(self): self.value -= 1 class NonDecreasingCounter(Counter): def __init__(self): super().__init__() # Вызываем конструктор предка self.non_decreasing = True # Дополнительный атрибут для наследника def dec(self): if self.non_decreasing: print("Уменьшение значения запрещено.") else: super().dec() # Вызываем метод dec предка, если уменьшение разрешено n = NonDecreasingCounter() n.inc() print(n.value) # 1 n.dec() # Уменьшение значения запрещено. print(n.value) # 1 n.non_decreasing = False n.dec() print(n.value) # 0
В этом примере метод __init__ в NonDecreasingCounter вызывает метод __init__ предка Counter с помощью super() . Это гарантирует, что атрибут value инициализируется как в Counter . Класс NonDecreasingCounter добавляет дополнительный атрибут non_decreasing и изменяет поведение метода dec , чтобы контролировать, может ли счетчик уменьшаться. Это демонстрирует, как можно расширить и настроить поведение классов при наследовании.
В контексте множественного наследования использование super() становится еще более важным, так как оно гарантирует, что все конструкторы суперклассов вызываются в правильном порядке. Это предотвращает проблемы с инициализацией и позволяет каждому классу в иерархии наследования вносить свой вклад в конечное состояние объекта.
Наследование и object
В прошлом мы не указывали предка в объявлениях классов, то есть писали так:
class Foo: pass
В Python3 такая запись равнозначна записи class Foo(object): . То есть, если класс-предок не указан, то таковым считается object — самый базовый класс в Python. Сейчас, в эпоху повсеместного использования Python3, указывать или не указывать наследование от object — дело вкуса.
Открыть доступ
Курсы программирования для новичков и опытных разработчиков. Начните обучение бесплатно
- 130 курсов, 2000+ часов теории
- 1000 практических заданий в браузере
- 360 000 студентов
Наши выпускники работают в компаниях:
Наследование
Наследование – важная составляющая объектно-ориентированного программирования. Так или иначе мы уже сталкивались с ним, ведь объекты наследуют атрибуты своих классов. Однако обычно под наследованием в ООП понимается наличие классов и подклассов. Также их называют супер- или надклассами и классами, а также родительскими и дочерними классами.
Суть наследования здесь схожа с наследованием объектами от классов. Дочерние классы наследуют атрибуты родительских, а также могут переопределять атрибуты и добавлять свои.

—>
Простое наследование методов родительского класса
В качестве примера рассмотрим два класса столов. Класс Table – родительский по отношению к DeskTable (письменные столы). Независимо от своего типа все столы имеют длину, ширину и высоту. Пусть для письменных столов также важна площадь поверхности. Общее вынесем в класс, частное – в подкласс.
Наследственная связь между классами устанавливается через подкласс. При определении дочернего после его имени в скобках указывается родительский.
class Table: def __init__(self, l, w, h): self.length = l self.width = w self.height = h class DeskTable(Table): def square(self): return self.width * self.length t1 = Table(1.5, 1.8, 0.75) t2 = DeskTable(0.8, 0.6, 0.7) print(t2.square()) # вывод: 0.48
В данном случае у класса DeskTable нет своего конструктора, поэтому он наследует его от родителя. При создании объектов передавать аргументы необходимо в обоих случаях. Попытка вызова DeskTable с пустыми скобками приведет к ошибке.
С другой стороны, экземпляры надкласса Table , согласно неким родственным связям, не наследуют метод square своего подкласса.
В этом смысле терминология «родительский и дочерний класс» не совсем верна. Наследование в ООП – это скорее аналог систематизации и классификации наподобие той, что есть в живой природе. Все млекопитающие имеют четырехкамерное сердце, но только носороги – рог.
Полное переопределение метода надкласса
Рассмотрим вариант программы с «цепочкой наследования». Пусть дочерний по отношению к Table класс DeskTable в свою очередь выступит родительским по отношению к ComputerTable (компьютерные столы):
class Table: def __init__(self, l, w, h): self.length = l self.width = w self.height = h class DeskTable(Table): def square(self): return self.width * self.length class ComputerTable(DeskTable): def square(self, monitor=0.0): return self.width * self.length - monitor t3 = ComputerTable(0.8, 0.6, 0.7) print(t3.square(0.3)) # вывод: 0.18
Допустим, по задумке разработчиков рабочая поверхность компьютерного стола может вычисляться за вычетом площади, которую занимает монитор. В результате метод square в ComputerTable имеет отличия.
Определив в дочернем классе метод, одноименный методу родительского, мы тем самым переопределяем метод родительского класса. При вызове square на экземпляры ComputerTable будет вызываться метод из этого класса, а не из родительского класса DeskTable .
В то же время ComputerTable наследует конструктор класса от своей «бабушки» – класса Table .
Дополнение, оно же расширение, метода
Часто требуется не столько заменить, то есть полностью переопределить, метод родительского класса в дочернем, сколько дополнить, то есть расширить, код метода родительского класса в дочернем. В таких случаях решением является вызов метода надкласса в теле соответствующего метода подкласса. Обычно после этого в теле метода подкласса пишется дополнительный код.
Пусть имеется подкласс кухонных столов, для которых необходимо еще одно поле – количество посадочных мест. Из-за этой детали мы вынуждены в дочернем классе переопределить конструктор родительского.
class Table: def __init__(self, l, w, h): self.length = l self.width = w self.height = h class KitchenTable(Table): def __init__(self, l, w, h, p): self.length = l self.width = w self.height = h self.places = p t4 = KitchenTable(1.5, 2, 0.75, 6)
Поскольку существенная часть кода конструктора подкласса является такой же как в надклассе, правильнее будет вызвать метод другого класса, а не дублировать код:
class Table: def __init__(self, l, w, h): self.length = l self.width = w self.height = h class KitchenTable(Table): def __init__(self, l, w, h, p): Table.__init__(self, l, w, h) self.places = p t4 = KitchenTable(1.5, 2, 0.75, 6)
Здесь в теле конструктора KitchenTable мы вызываем метод __init__ через объект-класс Table , а не через объект-экземпляр. Вспомним, что в таких случаях метод вызывается как обычная функция (объект, к которому применяется метод, не передается в качестве первого аргумента). Поэтому в конструктор надкласса мы «вручную» передаем текущий экземпляр ( self ), записывая его перед остальными аргументами.
У кода выше есть небольшой недостаток. Нам ничего не мешает (при условии совпадения количества параметров) вызвать конструктор другого класса, а не только родительского, указав его имя вместо Table . Кроме того, имя надкласса может измениться, и тогда есть риск неправильных обращений к нему из дочерних классов.
В Python с целью улучшения так называемой обслуживаемости кода можно использовать встроенную в язык функцию super . Наиболее распространенным вариантом ее применения является вызов метода родительского класса из метода подкласса:
class KitchenTable(Table): def __init__(self, l, w, h, p): super().__init__(l, w, h) self.places = p
В данном случае аргумент self в скобках вызываемого родительского метода указывать явно не требуется.
Параметры со значениями по умолчанию у родительского класса
Рассмотрим случай, когда родительский класс имеет параметры со значениями по умолчанию, а дочерний – нет:
class Table: def __init__(self, l=1, w=1, h=1): self.length = l self.width = w self.height = h class KitchenTable(Table): def __init__(self, p, l, w, h): Table.__init__(self, l, w, h) self.places = p
При таком определении классов можно создать экземпляр от Table без передачи аргументов для конструктора:
t = Table()
Можем ли мы создать экземпляр от KitchenTable , передав значение только для параметра p ? Например, вот так:
k = KitchenTable(10)
Возможно ли, что p будет присвоено число 10, а l , w и h получат по единице от родительского класса? Невозможно, будет выброшено исключение по причине несоответствия количества переданных аргументов количеству требуемых конструктором:
. k = KitchenTable(10) TypeError: __init__() missing 3 required positional arguments: 'l', 'w', and 'h'
Когда создается объект от дочернего класса, сначала вызывается его конструктор, если он есть. Интерпретатор еще не знает, что в теле этого конструктора будет вызван конструктор родительского класса. Ведь это не обязательно. Значит, если все параметры дочернего конструктора не имеют значений по умолчанию, при построении объекта все значения должны передаваться.
Поэтому, если требуется допустить создание объектов от дочернего класса без передачи аргументов, придется назначить значения по умолчанию также в конструкторе дочернего класса.
class Table: def __init__(self, l=1, w=1, h=1): self.length = l self.width = w self.height = h class KitchenTable(Table): def __init__(self, l=1, w=1, h=0.7, p=4): Table.__init__(self, l, w, h) self.places = p
Параметр p , которого нет у родительского класса, мы делаем последним не просто так. Бывает, объекты разных родственных классов создаются или обрабатываются в одном цикле, то есть по одному алгоритму. При этом у них должны быть одинаковые «интерфейсы», то есть одинаковое количество передаваемых в конструктор аргументов.
Поэтому лучше, когда методы родственных классов принимают одинаковое число параметров. А если разное, то у «лишних» должны быть значения по-умолчанию, чтобы при вызове конструктора их можно было бы не передавать. Если такие параметры находятся еще и в конце, передачу аргументов для предстоящих параметров можно выполнять без ключей.
Другой вариант – отказаться от конструктора в дочернем классе, а значение для поля places устанавливать отдельным вызовом метода:
class Table: def __init__(self, l=1, w=1, h=1): self.length = l self.width = w self.height = h class KitchenTable(Table): places = 4 def set_places(self, p): self.places = p
Здесь у всех кухонных столов по-умолчанию будет 4 места. Если мы хотим изменить значение поля places , можем вызвать метод set_places . Хотя в случае Python можем сделать это напрямую, присвоив полю. При этом у экземпляра появится собственное поле places .
k = KitchenTable() k.places = 6
Поэтому метод set_places в общем-то не нужен.
В любом случае произвольное количество мест будет устанавливаться не в конструкторе, а отдельно. Если все же требуется указывать места при создании объекта, это можно сделать и в конструкторе родителя:
class Table: def __init__(self, l=1, w=1, h=1): self.length = l self.width = w self.height = h if isinstance(self, KitchenTable): p = int(input("Сколько мест: ")) self.places = p
С помощью функции isinstance проверяется, что создаваемый объект имеет тип KitchenTable . Если это так, то у него появляется поле places .
Мы не используем параметр p со значением по умолчанию в заголовке конструктора потому, что, если объектам других родственных классов он не нужен, не происходило бы путаницы и сложностей с документированием кода.
Практическая работа
Разработайте программу по следующему описанию.
В некой игре-стратегии есть солдаты и герои. У всех есть свойство, содержащее уникальный номер объекта, и свойство, в котором хранится принадлежность команде. У солдат есть метод «иду за героем», который в качестве аргумента принимает объект типа «герой». У героев есть метод увеличения собственного уровня.
В основной ветке программы создается по одному герою для каждой команды. В цикле генерируются объекты-солдаты. Их принадлежность команде определяется случайно. Солдаты разных команд добавляются в разные списки.
Измеряется длина списков солдат противоборствующих команд и выводится на экран. У героя, принадлежащего команде с более длинным списком, увеличивается уровень.
Отправьте одного из солдат первого героя следовать за ним. Выведите на экран идентификационные номера этих двух юнитов.
Курс с примерами решений практических работ:
pdf-версия
X Скрыть Наверх
Объектно-ориентированное программирование на Python