Наследование

Теория

В магазине появились цифровые товары: электронные книги и подписки. Это тоже товары — с названием, ценой и резервом. Но доставки у них нет, а есть ссылка на скачивание. Копировать класс Product целиком и менять два метода — значит потом чинить каждую ошибку в двух местах. Наследование позволяет описать новый класс через существующий: class DigitalProduct(Product). Наследник (дочерний класс) получает все атрибуты и методы родителя (базового класса). Дальше он переопределяет то, что делает иначе, и добавляет своё.

Переопределённый метод полностью заменяет родительский. Если нужно не заменить, а дополнить поведение родителя, вызывают его через super(). Чаще всего так делают в __init__: super().__init__(...) заполняет общие атрибуты, а наследник добавляет свои. У класса может быть несколько родителей. Тогда методы ищутся в строгом порядке — MRO (method resolution order), его видно в Класс.__mro__. super() вызывает не «родителя», а следующий класс в этом порядке. Наследование выражает отношение «является»: цифровой товар является товаром. Если это «является» звучит странно, наследование, скорее всего, не к месту — об этом тема «Композиция vs наследование».

Наглядно

Таблица 1. Что наследник может сделать с методом родителя.

Рисунок 1. Ромбовидное наследование: подарочный сертификат — и цифровой товар, и подарок. MRO выстраивает классы в одну цепочку, где общий предок Product стоит после обоих родителей и встречается один раз.

На практике

Задача: добавить цифровые товары, не копируя класс Product, и разобраться, в каком порядке Python ищет методы при нескольких родителях.

Шаг 1. Наследуем класс

Базовый класс — обычный товар с доставкой. Пустой наследник уже умеет всё то же самое:

from decimal import Decimal


class Product:
    def __init__(self, name, price, stock):
        self.name = name
        self.price = price
        self.stock = stock

    def delivery_price(self):
        return Decimal("299.00")

    def reserve(self, quantity):
        if quantity > self.stock:
            raise ValueError(f"{self.name}: на складе {self.stock}")
        self.stock -= quantity

    def __str__(self):
        return f"{self.name} — {self.price} ₽"


class DigitalProduct(Product):
    pass


ebook = DigitalProduct("Книга «Чистый код»", Decimal("690.00"), 100)
ebook.reserve(1)
print(ebook, ebook.stock, ebook.delivery_price())
print(isinstance(ebook, DigitalProduct), isinstance(ebook, Product))

Результат:

Книга «Чистый код» — 690.00 ₽ 99 299.00
True True

Объект наследника — это и объект родителя: isinstance с Product даёт True.

Шаг 2. Переопределяем и расширяем

У цифрового товара доставка бесплатная, и есть ссылка на скачивание. __init__ расширяем: общие поля заполняет родитель через super().__init__(...), а наследник добавляет своё:

class DigitalProduct(Product):
    def __init__(self, name, price, stock, download_url):
        super().__init__(name, price, stock)
        self.download_url = download_url

    def delivery_price(self):
        return Decimal("0.00")

    def __str__(self):
        return super().__str__() + " (цифровой)"


ebook = DigitalProduct("Книга «Чистый код»", Decimal("690.00"), 100, "/download/42")
mouse = Product("Мышь", Decimal("1499.00"), 12)
for product in (mouse, ebook):
    print(product, "| доставка:", product.delivery_price())
print(ebook.download_url)

Результат:

Мышь — 1499.00 ₽ | доставка: 299.00
Книга «Чистый код» — 690.00 ₽ (цифровой) | доставка: 0.00
/download/42

Цикл не проверяет тип товара: каждый объект сам отвечает, как считать доставку.

Шаг 3. Видим, что без super().__init__ родительских полей нет

Если наследник переопределил __init__ и не вызвал родительский, атрибуты родителя не создаются:

class GiftCard(Product):
    def __init__(self, name, price, stock, nominal):
        self.nominal = nominal


card = GiftCard("Сертификат", Decimal("3000.00"), 50, 3000)
print(card.nominal)
print(card)

Результат:

3000
AttributeError: 'GiftCard' object has no attribute 'name'

Объект создался без ошибки — падение случилось позже, при первом обращении к name.

Шаг 4. Отличаем isinstance от проверки type

type(x) == Product верно только для объектов самого Product, наследники не проходят. isinstance учитывает наследование:

print(type(ebook) == Product, isinstance(ebook, Product))
print(issubclass(DigitalProduct, Product))

Результат:

False True
True

Шаг 5. Смотрим порядок поиска при нескольких родителях

Подарочный сертификат — и цифровой товар, и подарок. Каждый класс дописывает свою метку к меткам «следующего» через super():

class Product:
    def labels(self):
        return ["товар"]


class DigitalProduct(Product):
    def labels(self):
        return super().labels() + ["цифровой"]


class GiftProduct(Product):
    def labels(self):
        return super().labels() + ["подарок"]


class GiftCard(DigitalProduct, GiftProduct):
    pass


print([cls.__name__ for cls in GiftCard.__mro__])
print(GiftCard().labels())

Результат:

['GiftCard', 'DigitalProduct', 'GiftProduct', 'Product', 'object']
['товар', 'подарок', 'цифровой']

Порядок поиска — GiftCard → DigitalProduct → GiftProduct → Product (рисунок 1). super() внутри DigitalProduct привёл не в Product, а в GiftProduct — следующий класс в MRO объекта. Поэтому сработали все три метода, и Product.labels выполнился один раз. Родители перечисляются слева направо, общий предок идёт после всех своих наследников.

Частые ошибки

• Забыли super().__init__(...). Объект создаётся, но без атрибутов родителя — AttributeError при первом обращении к ним.
• Вызов родителя по имени: Product.__init__(self, ...). При ромбовидном наследовании общий предок вызовется дважды, а часть классов — ни разу. super() идёт по MRO и вызывает каждый класс один раз.
• type(x) == Product. Не пропускает наследников. Для проверки «это товар?» — isinstance(x, Product).
• Порядок родителей. В class GiftCard(A, B) методы A найдутся раньше методов B. Примесь (mixin), которая должна перехватить метод базового класса, ставят левее него.
• Другая сигнатура в наследнике. def delivery_price(self, city) у наследника, когда код вызывает product.delivery_price() у любого товара, — TypeError только для объектов наследника. Переопределённый метод принимает те же аргументы, что и родительский.
• Наследование ради пары методов. class Order(list) или class Cart(Product) только чтобы «взять готовое» — признак, что нужна композиция.

Итог

Основы

• class DigitalProduct(Product) — наследник получает все атрибуты и методы родителя.
• Метод с тем же именем переопределяет родительский; новый метод добавляет поведение.
• Наследование — для отношения «является»: цифровой товар является товаром.

super()

• super().__init__(...) в __init__ наследника — иначе нет атрибутов родителя.
• super().метод() — расширить, а не заменить поведение родителя.
• super() ведёт к следующему классу в MRO объекта, а не обязательно к прямому родителю.

Проверки и порядок

• isinstance(x, Product) учитывает наследников; type(x) == Product — нет.
• MRO: Класс.__mro__ — порядок поиска методов; родители слева направо, общий предок — после всех наследников, один раз.

Вопросы на собеседовании

Глубже

Как устроен алгоритм C3 и как писать примеси, которые корректно работают с super(), — в курсе «Python под капотом», тема «MRO и super()».