Python中的自引用类？

Question

在Python中，你能否创建一个类，其中的成员本身是指向同一个类的其他成员的指针？比如在C语言中，你可能会有这样一个表示二叉树节点的类：

struct node {
    int data;
    struct node* left;
    struct node* right;
} 

那么在Python中，你该如何等效地创建这个呢？

Answer 1

我觉得这可能会对你有帮助。

from typing_extensions import Self


class Node:
    """Binary tree node."""

    def __init__(self, left: Self, right: Self):
        self.left = left
        self.right = right

typing_extensions 提供了一个 Self 类，可以用来引用类本身，我觉得这是自我引用最优雅的方式（PEP 673）。

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正如其他人提到的，你也可以使用字符串字面量（就是直接写字符串）。但是当你有多个类型提示的时候，就会出现问题。

# python 3.10
var: str | int

然后你写一些像这样的代码：

class Node:
    def __init__(self, var: 'Node' | SomeClass):
        self.var = var

这会引发一个错误，提示类型错误：不支持的操作数类型（'str' 和 'type'）。

Answer 2

虽然其他回答提到这不是因为动态类型的问题，但实际上在Python3中，这在类型注解方面是个很真实的问题。而且这样写是行不通的（注意方法参数的类型注解）：

class A:
    def do_something_with_other_instance_of_a(self, other: A):
        print(type(other).__name__)

instance = A()
other_instance = A()

instance.do_something_with_other_instance_of_a(other_instance)

结果是：

   def do_something_with_other_instance_of_a(self, other: A):
   NameError: name 'A' is not defined

关于这个问题的更多信息可以在这里找到： https://www.python.org/dev/peps/pep-0484/#the-problem-of-forward-declarations

你可以使用字符串字面量来避免前向引用

另一种方法是在这种情况下不使用Python3风格的类型注解，

如果你需要保持代码与早期版本的Python兼容，这也是唯一的方法。

为了在我的IDE（PyCharm）中获得自动补全，你可以使用这样的文档字符串：

更新： 另外，除了使用文档字符串，你还可以在注释中使用"type: "注解。这也能确保mypy静态类型检查能够正常工作（mypy似乎不关心文档字符串）：

Answer 3

Python是一种动态语言。这意味着你可以在几乎任何时候给对象添加属性，而且可以使用任何类型的值。所以，你提到的问题在Python中是不存在的。