第3章 继承与多态

在面向对象编程（OOP）中，继承和多态是两个核心概念，它们为构建灵活且可扩展的代码提供了强大的工具。

3.1 继承（Inheritance）

定义：继承是一种创建类层次结构的技术，允许一个类（称为子类或派生类）继承另一个类（称为父类或基类）的属性和行为。

目的：
- 代码重用：通过继承，子类可以重用父类中已有的功能代码。
- 层次结构：建立类之间的层次结构，使系统更具组织性。

实现：

class Animal:  
    def __init__(self, name):  
        self.name = name  
    def speak(self):  
        pass  
class Dog(Animal):  
    def speak(self):  
        return "Woof!"  
class Cat(Animal):  
    def speak(self):  
        return "Meow!"  

在以上代码中，Dog 和 Cat 类继承自 Animal 类，并重写了 speak 方法以适应各自的需求。

3.2 多态（Polymorphism）

定义：多态是指子类可以被当作其父类来处理，即同一接口可以指向不同的具体实现。

目的：
- 允许方法调用的行为根据对象的实际类型而有所不同。
- 提高代码的灵活性和可扩展性。

实现：

def animal_sound(animal):  
    print(animal.speak())  
dog = Dog("Buddy")  
cat = Cat("Whiskers")  
animal_sound(dog)  # 输出: Woof!  
animal_sound(cat)  # 输出: Meow!  

在这个例子中，animal_sound 函数接受一个Animal对象作为参数，而实际传入的是Dog和Cat对象。Python会根据对象的实际类型调用相应的方法，展示了多态的特性。

3.3 继承与多态的注意事项

• 避免过度继承：过于复杂的继承结构可能导致代码难以维护。优先考虑组合（Composition），仅在合适的情况下使用继承。
• 接口与实现分离：使用抽象基类和接口来定义子类应该实现的方法，以确保多态的有效性。
• Liskov替换原则：在设计子类时，应确保子类能够完全替代父类而不改变程序的正确性。

3.4 实际应用示例

在实际项目中，继承与多态常用于实现不同对象的共同接口，例如游戏开发中的不同角色、图形库中的形状类等。

通过合理使用继承与多态，开发者可以更加高效地构建出可维护且可扩展的软件系统。