Python 不直观的成员变量行为

Question

这个脚本：

class testa():
    a = []

class testb():
    def __init__(self):
        self.a = []

ta1 = testa(); ta1.a.append(1); ta2 = testa(); ta2.a.append(2)
tb1 = testb(); tb1.a.append(1); tb2 = testb(); tb2.a.append(2)

print ta1.a, ta2.a, tb1.a, tb2.a

产生这个输出：

[1, 2] [1, 2] [1] [2]

但我期待

[1] [2] [1] [2]

为什么我错了？ testa 和 testb 的定义似乎和我是等价的，那为什么行为会发生如此巨大的变化？！

编辑： 这似乎不直观，因为它与其他类型（如 int 和 str）的行为方式不同。由于某些原因，列表在 init 中未初始化时被创建为类变量，但无论如何 int 和 strs 都被创建为对象变量。

Answer 1

在testa 中，变量a 是一个类变量，在所有实例之间共享。 ta1.a 和 ta2.a 指的是同一个列表。

在testb 中，变量a 是一个对象变量。每个实例都有自己的价值。

更多详情请见Class and Object Variables。

Answer 2

一个是类变量，另一个是实例变量。
类变量在类的所有成员之间共享，实例变量对每个实例都是唯一的。
http://docs.python.org/tutorial/classes.html

Answer 3

记住，Python 中的 class 语句比 C++ 等语言更接近于任何其他块语句。

在 Python 中，class 语句包含一堆要执行的语句，就像 def、if 或 while。不同之处在于解释器对块的处理方式。对于像if和while这样的流控制块语句，解释器按照流控制语句的含义执行块。在def 中，解释器保存块并在调用函数对象时执行它。

在class 块的情况下，Python 立即在新范围内执行该块，然后在执行完成后使用该范围内剩余的内容作为类的内容。

所以对于这个：

class testa():
    a = []

Python 执行块 a = []。然后在最后，范围包含绑定到一个空列表对象的a。这就是您的类中的内容。不是类的任何特定实例，而是类本身。

它从object 继承了一个什么都不做的构造函数，所以当你用ta1 = testa() 实例化类时，你会得到一个空实例。然后当你请求ta1.a 时，Python 找不到名为a 的实例变量（因为ta1 根本没有实例变量），所以它在testa 类中查找a。这当然会找到；但它会为testa 的每个实例找到相同的实例，因此您会得到观察到的行为。

另一方面：

class testb():
    def __init__(self):
        self.a = []

完全不同。在这里，一旦执行了类块，类范围的内容又是一个名称，但这次是__init__ 绑定到一个函数。这成为课程的内容。

现在，当您使用 testb() 实例化 this 类时，Python 会在该类中找到 __init__ 并使用新实例调用该函数。该函数的执行会在新实例中创建一个a instance 变量。所以testb() 的每个实例都有自己的变量，并且您可以观察到行为。

重要信息：Python 中的 class 块不只是该类的实例中包含的一组事物的声明，这与 C++ 和 Java 等传统的面向对象语言不同.它是实际执行以定义类的内容的实际代码。这真的很方便：您可以使用 if 语句、函数执行的结果，以及您将在任何其他上下文中使用的任何内容，在您的类主体中决定在您的类中定义什么。

(注意：为了简单起见，我之前撒了谎。即使testa 的实例也会有一些实例变量，因为默认情况下会为所有实例自动创建一些变量，但你没有在日常 Python 中看到它们）。

Answer 4

testa 和 testb 的定义似乎和我是等价的，那为什么行为会发生如此巨大的变化呢？！

Python 的行为是完全合乎逻辑的 - 比 Java、C++ 或 C# 更合乎逻辑，因为 您在 class 范围内声明的所有内容都属于该类。

在 Python 中，类在逻辑上是对象的模板，但在物理上并不是真正的模板。最接近指定“实例恰好具有这组成员”的方法是从object 继承，在类'__slots__ 中列出它们并在__init__ 中初始化它们。但是，Python 不会强制您设置 __init__ 中的所有值，您未设置的值不会获得任何默认值（尝试访问它们会导致 AttributeError），您甚至可以显式删除稍后实例的属性（通过del）。 __init__ 所做的所有事情都是在每个新实例上运行（这是为属性设置初始值的一种方便且惯用的方法）。 __slots__ 所做的只是防止添加其他属性。

这似乎不直观，因为它与其他类型（如 int 和 str）的行为方式不同。由于某些原因，列表在 init 中未初始化时被创建为类变量，但 int 和 strs 无论如何都被创建为对象变量。

事实并非如此。

如果你把int 或str 放在那里，它仍然是类的成员。如果您可以以某种方式修改int 或str，那么这些更改将反映在每个对象中，就像它们在列表中一样，因为在对象中查找属性会在类中找到它。 （粗略地说，属性访问首先检查对象，然后检查类。）

但是，您实际上不能这样做。您认为等效的测试根本不等效，因为您使用int 或str 的测试会导致对对象属性的赋值，从而隐藏了类属性。 ta1.a.append 调用列表的一个方法，这会导致列表的内部结构发生变化。这对于 Python 的字符串和整数是不可能的。即使你写了ta1.n += 1 之类的东西，它也会转换为ta.n = ta.n + 1，在其中查找属性（并在类中找到），计算总和然后分配回ta.n（分配将始终更新对象，除非类'__slots__ 明确禁止，否则会引发异常）。

您可以通过直接从类中访问它来简单地证明该值属于类，例如testa.a.