標題名字有點長。 之所以想寫這個文章是因為碰巧看到網上一篇關于Pyhon中類屬性及實例屬性區別的帖子。因為我之前也被這個問題困擾過,今天碰巧看到了這篇帖子,發現帖子的作者只是描述了現象,然后對原因的解釋比較含糊,并沒有從根本上解釋這個問題,所以才想寫一下我對這個問題的想法。
性子急的可以直接跳到最后看總結。 原帖子地址
問題描述 為了方便對比,我還是使用原帖子的例子:
class AAA(): aaa = 10
obj1 = AAA() obj2 = AAA() PRint obj1.aaa, obj2.aaa, AAA.aaa
obj1.aaa += 2 print obj1.aaa, obj2.aaa, AAA.aaa
AAA.aaa += 3 print obj1.aaa, obj2.aaa, AAA.aaa 情形1的結果是:10 10 10; 情形2的結果是:12 10 10; 情形3的結果是:12 13 13;
首先為什么會有這個問題呢? 因為aaa屬性被稱為類屬性,既然是類屬性,那么根據從C++/java這種靜態語言使用的經驗來判斷,類屬性應該是為其實例所共享的。很自然的,既然是共享關系,那么從類的層次改變aaa的值,自然其實例的aaa的值也要跟著變化了。 可是情形3的情況卻說明,上面的說法是錯的。 錯哪里呢? 要從Python的類屬性講起
Python中類屬性的含義 Python屬于動態強類型的語言,在很多地方和靜態語言不同,因此,不能把靜態語言的規則套到動態語言上來。其中,類屬性就是一個很好的例子。 Python中屬性的獲取 對于屬性,我們通常采用類.屬性或實例.屬性的形式調用。 例如上例中的AAA.aaa屬于類.屬性形式,obj1.aaa屬于實例.屬性的形式 Python中屬性的設置 對于屬性的設置我們通常采用類.屬性 = 值或實例.屬性 = 值的形式 例如obj1.aaa = 3
上例中obj1.aaa += 2等價于obj1.aaa = obj1.aaa + 2,這句話包含了屬性獲取及屬性設置兩個操作
OK,重點來了,Python中屬性的獲取和設置的機制與靜態語言是不同的,正是背后機制的不同,導致了Python中類屬性不一定是為其實例所共享的
Python中屬性查找機制 Python中屬性的獲取存在一個向上查找機制,還是拿上面的例子做說明: Python中一切皆對象,AAA屬于類對象,obj1屬于實例對象,從對象的角度來看,AAA與obj1是兩個無關的對象,但是,Python通過下面的查找樹建立了類對象AAA與實例對象obj1、obj2之間的關系。 如圖所示
AAA | ----- | | obj1 obj2(圖畫的不好,見諒 -.-!!!) 當調用AAA.aaa時,直接從AAA獲取其屬性aaa。 但是情形1中調用obj1.aaa時,Python按照從obj1到AAA的順序由下到上查找屬性aaa。 值得注意的這時候obj1是沒有屬性aaa的,于是,Python到類AAA中去查找,成功找到,并顯示出來。所以,從現象上來看,AAA的屬性aaa確實是共享給其所有實例的,雖然這里只是從查找樹的形式模擬了其關系。
Python中的屬性設置 原帖子的作者也指出問題的關鍵在于情形2中obj1.aaa += 2。 為什么呢? 上面我們指出obj.aaa += 2包含了屬性獲取及屬性設置兩個操作。即obj1.aaa += 2等價于obj1.aaa = obj1.aaa + 2。 其中等式右側的obj.aaa屬于屬性獲取,其規則是按照上面提到的查找規則進行,即,這時候,獲取到的是AAA的屬性aaa,所以等式左側的值為12。 第二個操作是屬性設置,即obj.aaa = 12。當發生屬性設置的時候,obj1這個實例對象沒有屬性aaa,因此會為自身動態添加一個屬性aaa。 由于從對象的角度,類對象和實例對象屬于兩個獨立的對象,所以,這個aaa屬性只屬于obj1,也就是說,這時候類對象AAA和實例對象aaa各自有一個屬性aaa。 那么,在情形3中,再次調用obj1.aaa時,按照屬性調用查找規則,這個時候獲取到的是實例對象obj1的屬性aaa,而不是類對象AAA的屬性aaa。
對問題探討的總結 到這里就可以完滿解釋上面的問題: 1. Python中屬性的獲取是按照從下到上的順序來查找屬性; 2. Python中的類和實例是兩個完全獨立的對象; 3. Python中的屬性設置是針對對象本身進行的;
對情形1的解釋
因為Python中的屬性獲取是按照從下到上的順序來查找的,所以在情形1:
obj1 = AAA() obj2 = AAA() 實例對象obj1和obj2不存在屬性aaa。 證明如下:
obj1.dict {} obj2.dict {} 所以,此時,obj1.aaa, obj2.aaa, AAA.aaa實質上都是指AAA.aaa。因此,輸出同樣的結果。
對情形2的解釋
因為Python中的類和實例是兩個完全獨立的對象且Python中的屬性設置是針對對象本身進行的,所以在情形2:
obj1.aaa += 2 實質上是對實例對象obj1設置了屬性aaa,并賦值為12。證明如下:
obj1.aaa = 3 obj1.dict {‘aaa’: 3} obj2.dict {} 因此,再次調用obj1.aaa時,將獲取到的是實例對象obj1的屬性aaa,而不是類對象AAA的屬性aaa。而對于實例對象obj2,由于其并沒有屬性aaa,所以調用obj2.aaa時,獲取到的是AAA的屬性aaa。
對情形3的解釋
順利理解了前兩個情形,那么第3個情形就很容易了,改變AAA的屬性aaa只能影響到類對象AAA和實例對象obj2,不能影響obj1,因為,obj1存在aaa,在獲取時,不會獲取到AAA的屬性。
寫在最后的話 問題本身很簡單,但是通過對這個問題的探討,可以深入理解Python作為一個動態語言,在OOP的機制上與靜態語言的差別。 最關鍵的地方在于兩點: 1. 理解Python是如何利用查找樹的機制來模仿類及實例之間的關系; 2. 理解動態語言是可以動態設置屬性的
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