嵌套类有用的场景吗?

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提问于 2025-04-16 08:44

最近我在Stackoverflow上看到好几个人在做这样的事情:

class A:
    foo = 1

    class B:
        def blah(self):
            pass

换句话说,他们在使用嵌套类。这是可以的(虽然刚接触Python的人似乎会遇到一些问题,因为它的表现和他们想象的不太一样),但我想不出在任何语言中这样做的理由,更不用说在Python里了。有没有什么特别的用处?为什么有人会这样做?我查了一下,发现这在C++中似乎比较常见,那边有什么好的理由吗?

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我对Python不是特别喜欢,但我觉得这种决定更多是语义上的,而不是语法上的。如果你在实现一个列表,List里面的Node类并不是一个可以随便用的独立类,而是列表的一个实现细节。同时,你也可以在Tree(树)或者Graph(图)里面有一个Node的内部类。编译器或解释器是否允许你访问这个类是另外一回事。编程就是写一些计算机能理解、其他程序员也能看懂的规范,List.Node比起ListNode作为一个顶层类,更明确地表示NodeList内部的东西。

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把一个类放在另一个类里面,主要是为了避免把一些只在一个类内部使用的东西放到全局命名空间里,这样就不会让全局命名空间变得杂乱。即使在Python中也是这样,全局命名空间其实是某个特定模块的命名空间。比如说,如果你有SomeClass和OtherClass,它们都需要以特定的方式读取某些东西,那么把它们的读取功能放在SomeClass.Reader和OtherClass.Reader里会比用SomeClassReader和OtherClassReader更好。

不过,我在C++中从来没有遇到过这种情况。在嵌套类中控制对外部类字段的访问可能会有问题。而且在一个编译单元中,通常只会在头文件里定义一个公共类,在CPP文件里定义一些工具类(Qt库就是一个很好的例子)。这样的话,这些工具类对“外部人”是不可见的,这样很好,所以把它们放在头文件里就没什么意义了。这也有助于提高二进制兼容性,否则维护起来会很麻烦。其实维护本来就麻烦,但这样会轻松一些。

一个嵌套类非常有用的语言例子是Java。在Java中,嵌套类会自动指向创建它们的外部类的实例(除非你把嵌套类声明为静态的)。这样你就不需要把“外部类”的实例传给它们的构造函数,而且可以直接通过名字访问外部类的字段。

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它让你可以控制嵌套类的访问权限,比如说,通常用来处理一些实现细节的类。在C++中,这样做还有好处,比如在解析各种东西时,以及你可以访问哪些内容,而不需要事先声明。

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