16.1.1 重写方法

在Python编程中，面向对象编程（OOP）是一个核心概念，它允许我们通过创建类和对象来模拟现实世界中的复杂系统。在面向对象的设计中，继承是一个强大的特性，它允许我们基于已有的类（称为基类或父类）来定义新的类（称为派生类或子类）。在这个过程中，子类可以继承父类的属性和方法，同时也可以对继承来的方法进行修改或扩展，这一过程称为重写方法（Overriding Methods）。

16.1.1.1 理解重写方法

重写方法是指在子类中定义一个与父类中同名的方法，从而覆盖（或说替换）父类中的方法实现。当通过子类的实例调用该方法时，将执行子类中的方法定义，而不是父类中的原始定义。这种机制为类的扩展和定制提供了极大的灵活性。

16.1.1.2 为什么需要重写方法

• 多态性：多态性是面向对象编程的三大特性之一，它允许我们以统一的方式处理不同类型的对象。通过重写方法，子类可以提供对父类方法的具体实现，使得同一操作在不同的对象上可以有不同的表现。
• 功能扩展：子类在重写方法时，可以在保留父类方法功能的基础上添加新的功能或修改现有功能，以满足特定的需求。
• 行为定制：有时候，父类的方法虽然提供了基本的框架，但可能并不完全符合子类的需求。通过重写方法，子类可以精确地控制其行为。

16.1.1.3 如何实现重写方法

在Python中，实现方法重写非常简单，只需要在子类中定义一个与父类中同名的方法即可。Python解释器会自动根据对象的实际类型（即对象的类）来决定调用哪个方法。

示例：形状类与重写方法

假设我们有一个表示形状的基类Shape，它有一个draw方法用于绘制形状。现在，我们想要创建两个派生类Circle和Rectangle，分别表示圆形和矩形，并重写它们的draw方法来提供具体的绘制逻辑。

class Shape:
    def draw(self):
        # 这是一个基本的绘制方法，通常会被子类重写
        print("绘制一个基本形状")
class Circle(Shape):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius
    def draw(self):
        # 重写draw方法以绘制圆形
        print(f"绘制一个半径为{self.radius}的圆形")
class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height
    def draw(self):
        # 重写draw方法以绘制矩形
        print(f"绘制一个宽为{self.width}、高为{self.height}的矩形")
# 使用示例
circle = Circle(5)
circle.draw()  # 输出: 绘制一个半径为5的圆形
rectangle = Rectangle(4, 6)
rectangle.draw()  # 输出: 绘制一个宽为4、高为6的矩形

在上面的例子中，Circle和Rectangle类都重写了从Shape类继承来的draw方法，以提供各自的绘制逻辑。当调用这些对象的draw方法时，Python会根据对象的实际类型（Circle或Rectangle）来调用相应的方法实现。

16.1.1.4 重写方法的注意事项

• 签名一致性：虽然Python在方法重写时不要求方法签名（即参数列表）完全一致，但出于可读性和一致性的考虑，通常建议子类中的重写方法保持与父类方法相同的签名。如果确实需要改变参数列表，应当仔细考虑这样做是否合适，并在文档中明确说明。
• super()函数的使用：在子类的方法中，有时需要调用父类的同名方法。这时，可以使用super()函数来引用父类，并调用其方法。super()函数返回了一个代表父类的临时对象，允许我们调用父类中的方法。
• 避免无限递归：在重写方法时，如果不小心在子类的方法中调用了自己（而不是父类的方法），可能会导致无限递归，最终引发栈溢出错误。务必确保在需要时正确调用父类的方法。
• 访问修饰符：虽然Python没有像Java或C++那样的显式访问修饰符（如public、protected、private），但通常约定以单下划线开头的属性或方法被视为受保护的（即不应在类外部直接访问），双下划线开头的为私有（Python通过名称改写机制实现私有性）。在重写方法时，应尊重这些约定，避免直接访问或修改父类的私有属性。

16.1.1.5 总结

重写方法是面向对象编程中一项非常重要的特性，它允许子类对继承自父类的方法进行定制和扩展。通过重写方法，我们可以实现多态性、功能扩展和行为定制等目的。在Python中，实现方法重写非常简单直观，但需要注意签名一致性、super()函数的使用、避免无限递归以及尊重访问修饰符的约定等问题。掌握方法重写技术，将使我们能够更加灵活和有效地利用面向对象编程的优势来设计和实现复杂的软件系统。