Python类变量和实例变量

在Python中，class本身也是一个对象，且可以绑定变量，被称为类变量。对应类变量的，就是实例变量，绑定在实例对象上。这两类变量有着微秒的区别和联系。

Python中一切都是对象，定义一个class，这个class本身也是个对象，用class在运行时创建的instance，也是对象，但它们是不同类型的对象。

我们习惯了给instance对象设置各种变量，而Python提供了一个机制，可以给class对象设置变量，这些变量被称为是类变量，class variable。

class variable这个机制，从逻辑上看，它可以用于存储从这个class派生出来的所有instance共用的数据。这很像在C++的class中定义static成员变量。访问类变量建议通过类名，虽然通过instance也可以访问，但可能很容易出现通过instance尝试修改类变量的错误。比如：

>>> class xyz():
...   a = 0
...
>>> xyz.a
0
>>> xyz.a = 9
>>> xyz.a
9
>>> x = xyz()
>>> x.a
9
>>> x.a = 88
>>> x.a
88
>>> xyz.a
9

当执行x.a = 88这行代码的时候，实际上是给x对象创建了一个名为a变量，并没有修改类变量xyz.a的值。但是，下面这种用法却是正确的：

>>> class xyz():
...   b = {}
...
>>> xyz.b.setdefault('a',1)
1
>>> xyz.b
{'a': 1}
>>> y = xyz()
>>> y.b.setdefault('b',2)
2
>>> y.b
{'a': 1, 'b': 2}
>>> xyz.b
{'a': 1, 'b': 2}

可以这样来理解，y.b.setdefault这行代码在访问b，调用b的一个接口，并不是用=进行创建并赋值，这时Python解释器要去寻找b在哪里，而不是创建一个新的b。因此，通过instance也可以实现修改类变量的效果。

上面示例的这个微妙的差异，使用时必须要非常小心，虽然Python标准Lib里面也有这样的用法。比如下面的写法，就又变成错误的了：

>>> class xyz():
...   b = {}
... 
>>> z = xyz()
>>> z.b = [1,2,3]  # create z.b
>>> z.b
[1, 2, 3]
>>> xyz.b
{}

Python中的class，在运行时也是存在于内存中的一个对象，可以为class动态地创建或删除class variable：

>>> class xyz(): pass
... 
>>> xyz.a = 1
>>> xyz.b = {}
>>> xyz.b.setdefault('a',9)
9
>>> xyz.a
1
>>> xyz.b
{'a': 9}
>>> del xyz.a
>>> del xyz.b

比较有趣味的细节是，定义在class中（非def内）的代码，实际上在导入时，会被直接执行：

>>> class codeinclass():
...     for i in range(10): print(i)
...
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
>>> cic = codeinclass()
>>> cic
<__main__.codeinclass object at 0x7fc73001e358>

当instance和class都有相同名称的成员时，优先访问instance的。但我认为，这是代码设计需要避免的容易出错的细节。

vars接口和__dict__

vars是builtin接口，返回输入对象的__dict__属性，这里面存放了所有与对象绑定的实例变量。

>>> class xyz():
...   pass
...
>>> x = xyz()
>>> x.a = 1
>>> x.b = 2
>>> vars(x)
{'a': 1, 'b': 2}
>>> x.__dict__
{'a': 1, 'b': 2}

vars接口的一个作用，就是用访问dict的方式，访问instance variable，比如特别好用的setdefault：

>>> vars(x).setdefault('c',3)
3
>>> vars(x).setdefault('c',5)
3
>>> vars(x)
{'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}

>>> class xyz(): pass
...
>>> xyz.a = 11
>>> xyz.b = 22
>>> vars(xyz)
mappingproxy({'__module__': '__main__', '__dict__': <attribute '__dict__' of 'xyz' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'xyz' objects>, '__doc__': None, 'a': 11, 'b': 22})

例外的情况

如果类变量是descriptor（descriptor只能是class variable），并且定义了__set__接口，通过实例对此变量进行setting的时候，不会创建同名实例变量，而是访问descriptor的set接口。

class bob():

    def __get__(self, obj, objtype=None):
        print("bob.__get__")
        return obj._b

    def __set__(self, obj, val):
        print("bob.__set__")
        obj._b = val+1  # crate x._b


class xyz():

    b = bob()

    def __init__(self, bob):
        self.b = bob  # call xyz.b.__set__


x = xyz(777)
print(x.b)
x.b = 888   # call xyz.b.__set__
print(x.b)

实例对象的私有成员

一般用_暗示这是个私有的成员，但Python是允许直接访问的，毕竟大家都是成年人了...

Python的面向对象语法比C++要简化了很多，比如成员定义的时候，由于不需要申明，也没有private和public关键词。有人说，Python对象没有私有成员。这个说法，其实，对也不对！

双下划线开头的成员，不管是变量还是函数，都可以说是私有的，只能内部访问。

class test():
    def __init__(self):
        self.__foo = 'foo'
        self.__bar = 'bar'

    def show(self):
        self.__show()

    def __show(self):
        print(self.__foo)
        print(self.__bar)


t = test()
t.show()    # success
t.__show()  # fail

调用t.show()会成功，但是调用t.__show()会失败，此时Python解释器提示：AttributeError: 'test' object has no attribute '__show'。同样，直接访问t.__foo和t.__bar，一样失败，一样提示没有此属性。使用hasattr接口判断，返回False！

t = test()
t._test__show()
print(t._test__foo)
print(t._test__bar)

用一个下划线加类名再加成员名称，obj._<className><__attributeName>，就可以访问了。这基本只是在调试的时候，为了调试方便而打开的后门，代码可千万别写成这样了！

魔术类变量__slots__

>>> class xyz():
...   __slots__ = ('a','b')
... 
>>> x = xyz()
>>> hasattr(x, '__dict__')
False
>>> x.a = 1
>>> x.b = 2
>>> x.c = 3
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'xyz' object has no attribute 'c'
>>> vars(x)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: vars() argument must have __dict__ attribute

xyz的实例x，只能拥有属性a和b，其它名称的属性都不行，而且x没有魔法__dict__属性。

Python类变量和实例变量

类变量（坑）

vars接口和`dict`

例外的情况

实例对象的私有成员

魔术类变量slots

Python类变量和实例变量

类变量（坑）

vars接口和__dict__

例外的情况

实例对象的私有成员

魔术类变量__slots__

vars接口和`dict`

魔术类变量slots