内部类的 Python 计数器

Question

我正在寻找一种方法来计算 Inner 类的每个实例的 Inner 类的实例数。

这是我进行的课程和测试：

class Outer:
    
    def __init__(self):
        pass
    
    class Inner:
        inner_counter = 0
        
        def __init__(self):
            self.id = Outer.Inner.inner_counter
            Outer.Inner.inner_counter += 1

c0 = Outer()
print(f"c0 : {c0.Inner.inner_counter}")

c0a = c0.Inner()
print(f"c0 : {c0.Inner.inner_counter}")

c1 = Outer()
print(f"c1 : {c1.Inner.inner_counter}")

我得到这个结果：

c0 : 0
c0 : 1
c1 : 1

我想要的不是这个，而是：

c0 : 0
c0 : 1
c1 : 0

你有什么建议吗？

Answer 1

由于 python 代码的执行方式，类作用域与封闭类作用域是隔离的。当解释器遇到class Outer: 时，它会创建一个新的命名空间来执行类主体。在退出class 块之前，不会创建类对象本身。这意味着在退出 class Inner: 并创建 Inner 时，Outer 还不存在。

简而言之，Python 嵌套类的行为与 Java 中的嵌套类完全不同，后者可以属于外部类的一个实例。您可以在代码中看到这一点，您必须从全局范围访问 Outer.Inner 才能获取您的课程。您的定义可以等效地写成如下：

class Inner:
    inner_counter = 0
    
    def __init__(self):
        self.id = Inner.inner_counter
        Inner.inner_counter += 1

class Outer:
    pass

如果您想要为Outer 的每个实例创建一个计数器，则需要在该实例中维护该计数器。这是一个例子：

class Outer:
    def __init__(self):
        self._inner_counter = 0

    def make_inner(self):
        return self._Inner(self)
    
    class _Inner:
        def __init__(self, parent):
            self.parent = parent  # this line is optional
            self.id = parent._inner_counter
            parent._inner_counter += 1

这里，工厂方法make_inner用于构造_Inner对象，而不是调用Outer._Inner。我建议使用前导下划线标记_inner_counter 和_Inner，让用户知道它们是不应该触及的依赖于实现的属性。

这是简单的实现。如果要模拟问题中代码的行为，可以为Inner 创建一个property（或其他描述符，property 就是这么方便）来包含工厂方法：

from functools import partial

class Outer:
    def __init__(self):
        self._inner_counter = 0

    @property
    def Inner(self):
        return partial(self._Inner, self)

    class _Inner:
        def __init__(self, parent):
            self.parent = parent
            self.id = parent._inner_counter
            parent._inner_counter += 1

        @property
        def inner_counter(self):
            return self.parent._inner_counter

使用此版本，您可以完全运行原始代码以获得所需的结果。我建议完全删除 inner_counter 属性，并在 Outer 对象上以 _inner_counter 的身份直接访问计数器。

完全不相关，但使用 f-strings 打印输出看起来会更干净：

c0 = Outer()
print(f"c0 : {c0._inner_counter}")

c0a = c0.Inner()
print(f"c0 : {c0._inner_counter}")

c1 = Outer()
print(f"c1 : {c1._inner_counter}")