python属性底层查找机制

在Python中,对象(实例)对类属性赋值的行为需要结合Python的属性查找机制和命名空间规则来理解。类属性属于类本身(所有实例共享),而实例属性属于单个实例。

通过实例对类属性赋值时,不会直接修改类属性本身,而是会在实例的命名空间中创建一个同名的实例属性(覆盖类属性的访问)。但如果类属性是可变对象(如列表、字典),通过实例修改其内容会影响所有实例(因为共享同一引用)。

1、底层机制:属性查找与命名空间

Python的属性查找遵循以下顺序(简单情况下)：实例命名空间(obj.__dict__)→ 类命名空间(cls.__dict__)→ 父类命名空间 → ...未找到则抛异常。当通过实例访问属性时,优先在实例的 __dict__中查找,若未找到,则到类的 __dict__中查找(类属性)。

若通过实例赋值(如obj.attr = value),会直接在实例的 __dict__中创建或修改属性,不会影响类属性(除非显式操作类的 __dict__)。

2、代码解释

先看下面这段简单的代码输出是多少?

#!/usr/bin/python3 class A(object): x = 1 class B(A): pass class C(A): pass print(A.x,B.x,C.x) B.x = 2 print(A.x,B.x,C.x) A.x = 3 print(A.x,B.x,C.x)

输出结果如下:

1 1 1
1 2 1
3 2 3

Q:为什么改变了A.x的值还会改变C.x的值,但是同时B.x值却没有改变？

A:这个答案的关键是,在Python中,类变量在内部是作为字典处理的。如果一个变量的名字没有在当前类的字典中发现,将搜索祖先类(比如父类)直到被引用的变量名被找到(如果这个被引用的变量名既没有在自己所在的类又没有在祖先类中找到,会引发一个AttributeError异常)。

因此,在父类中设置x = 1会使得类变量x在引用该类和其任何子类中的值为1,这就是因为第一个print语句的输出是 1 1 1。

随后,如果任何它的子类重写了该值(例如,执行语句B.x = 2),然后,该值仅仅在子类中被改变。这就是为什么第二个print语句的输出是1 2 1。

最后,如果该值在父类中被改变(例如,我们执行语句A.x = 3),这个改变会影响到任何未重写该值的子类当中的值(在这个示例中被影响的子类是C)。这就是为什么第三个print输出是 3 2 3 。

那么下面这段代码的输出又是多少呢?

#!/usr/bin/python3 class A(object): x = 1 class B(A): pass class C(A): pass b = B() c = C() a = A() print(a.x,b.x,c.x) # 1 1 1 b.x = 2 print(a.x,b.x,c.x) # 1 2 1 a.x = 3 print(a.x,b.x,c.x) # 3 2 1

输出结果如下:

1 1 1
1 2 1
3 2 1

下面部分对代码添加了部分额外打印的内容以及注释

#!/usr/bin/python3 class A(object): x = 1 class B(A): pass class C(A): pass b = B() c = C() a = A() print(a.__dict__,A.__dict__) #{} {'__module__': '__main__', 'x': 1, #'__dict__': <attribute '__dict__' of 'A' objects>, #'__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'A' objects>, #'__doc__': None} print(b.__dict__,B.__dict__) # {} {'__module__': '__main__', '__doc__': None} print(c.__dict__,C.__dict__) # {} {'__module__': '__main__', '__doc__': None} # 不管是在类B还是类C的类对象或者实例对象的命名空间中都没有属性x,通过python的属性查找机制,只能在父类对象A的命名空间中找到属性x的值 print(a.x,b.x,c.x) # 1 1 1 # 注意,这里是对实例命名空间进行操作,在实例对象b的命名空间中添加属性x的值 b.x = 2 print(b.__dict__,B.__dict__) # {'x': 2} {'__module__': '__main__', '__doc__': None} print(a.x,b.x,c.x) # 1 2 1 # 注意,这里是对实例命名空间进行操作,在实例对象a的命名空间添加属性x值为3,不影响类命名空间中的属性x a.x = 3 print(a.__dict__,A.__dict__) # {'x': 3} # {'__module__': '__main__', 'x': 1, # '__dict__': <attribute '__dict__' of 'A' objects>, # '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'A' objects>, #'__doc__': None} # 实例c在自身的实例和类对象命名空间中都没找到属性x,在父类对象A的类命名空间中找到属性x的值为1 print(a.x,b.x,c.x) # 3 2 1