继承

讲解 OOP 中的继承机制：子类如何通过 parent 子句继承父类的方法，以及 self 关键字和变量作用域规则。

引言

可以想象，随着 OOP 程序越来越大，你会定义越来越多的对象和类。其中一些类会具有相似的特征。例如，你可能有一个 box 类、一个 safety-deposit-box 类和一个 locked-box 类。它们都需要类似的方法，比如往里面放东西和从里面取东西。如果每种类都重新写一遍代码，那就太冗余了。我们想要的是：定义一个通用类（比如 box 类），让它知道像 open（打开）这样的通用方法，然后让更具体的类（比如 safe-deposit-box 类）继承（inherit）通用 box 类。

父类与子类

假设我们要创建一个 checking-account（支票账户）类。支票账户和普通银行账户一样，只是你还能开支票，而不必亲自去取钱。但每开一次支票，会被收取十美分费用。

> (define Hal-Account (instantiate checking-account 1000))
Hal-Account
> (ask Hal-Account 'balance)
1000
> (ask Hal-Account 'deposit 100)
1100
> (ask Hal-Account 'withdraw 50)
1050
> (ask Hal-Account 'write-check 30)
1019.9

实现 checking-account 的一种办法是把 account 类的所有代码复制一份。但这样一来，如果我们之后需要修改 account，就得记着同步修改 checking-account。

在面向对象编程中，一个类是另一个类的特化，这是非常常见的情况：新类拥有旧类的全部方法，再加上一些额外的方法，就像这个银行账户的例子一样。为了描述这种情况，我们使用对象类「家族」的比喻：原来的类是父类（parent），特化出来的版本是子类（child）类。我们说子类继承父类的方法。（子类也称 subclass，父类也称 superclass。）

父类

下面是如何创建 account 类的子类：

(define-class (checking-account init-balance)
    (parent (account init-balance))
    (method (write-check amount)
        (ask self 'withdraw (+ amount 0.10)) ))

这个例子引入了 define-class 中的 parent（父类）子句。这里父类是 account 类。注意，由于 account 类需要一个实例化变量，我们也必须提供相应的参数（因此写作 (account init-balance)）。

当我们给 checking-account 对象发送消息时，对应的方法从哪里来？如果 checking-account 类中定义了同名方法，就使用它；否则，OOP 系统会去父类 account 中查找该方法。如果父类也没有，我们就继续查看父类的父类，依此类推。

笔记

测试你的理解

以下问题基于上面 account 和 checking-account 的类定义。

(define sam (instantiate checking-account 500))

下面哪些做法会返回错误？

`self` 关键字

write-check 应该做什么？它应该把账户余额减去指定金额，再扣除额外费用。减少余额的方法我们已经会了，就是 withdraw 方法！要在另一个方法的方法体中调用已定义的方法，我们使用 self，即 (ask self 'withdraw (+ amount 0.10))。每个对象都有一个值为自身的局部状态变量 self。

作用域

在某个类中定义的方法只能访问同一个类中定义的局部状态变量。例如，在 checking-account 类中定义的方法不能引用在 account 类中定义的 balance 变量；同样，account 类中的方法也不能引用 init-balance 变量。

这条规则对应 Scheme 中关于变量作用域的通常规则：每个变量只在定义它的块内可用。（顺便说一句，并非所有 OOP 实现都是这样设计的。）

笔记

测试你的理解

类真是太棒了！它们让对象井然有序。继承也很棒！它让类井然有序。请留意一个子类拥有哪些状态、哪些状态会被更新。

> (define nick (instantiate checking-account 500))
> (ask nick 'init-balance)
500
> (ask nick 'balance)
500
> (ask nick 'deposit 50)
550

下面的表达式返回什么？

(ask nick 'balance)

下面的表达式返回什么？

(ask nick 'init-balance)

假设现在我们有下面这段代码：

(define-class (checking-account init-balance)
    (parent (account init-balance))
    (method (write-check amount)
        (ask self 'withdraw (+ amount 0.10)) )
    (method (show-balance) balance)  )

(define jeffrey (instantiate checking-account 500))

我们给这个类新增了一个方法 show-balance。(ask jeffrey 'show-balance) 会返回什么？

要点回顾

本小节的几个要点：

有些类是另一个类的「特化」或「具体化」版本。在这种情况下，我们希望让具体的类成为「父」类的「子」类。
子类继承父类的所有方法。
随时留意你的类中哪些变量真正在作用域内。

接下来

我们要学习一个类可以拥有哪些种类的变量。