Python类成员查找的底层机制

Question

在Python中，如果我定义了三个类：

class A:
    name = 'oliver'
    hailstone_ending = [4,2,1]

class B:
    def __init__(self):
        self.name = 'oliver'
        self.hailstone_ending = [4,2,1]

class C:
    pass

c = C()
c.name = 'oliver'
c.hailstone_ending = [4,2,1]

那么在背后，这些类的成员查找方式是一样的吗？看起来，A 只需要一个字典就能查找所有实例的成员；而 C 则需要在每个实例中使用一个字典。如果解释器非常聪明，它理论上可以发现所有 B 的实例都必须包含成员 name 和 hailstone_ending，因此它可以把这看作和 A 是一样的。

但另一方面，如果允许在查找类成员的字典上使用 del 操作，那么这些类的查找机制可能是相同的，因为可用的成员会依赖于实例。

我感兴趣的是，我之前有一些代码创建了几千个 C 类型的类，我发现它运行得非常慢，而且占用内存很大。最近我用不同的方式重写了这段代码，感觉更高效了（但我还没有严格测试过，所以可能还是一样的）。

非常感谢你的见解！

Answer 1

在Python中，每个类和每个实例都有一个字典。A使用的是类字典，而类B和C的例子则使用的是实例字典。B和A是不一样的——Python并不是为了速度而设计的，证明B的实例不会被改变是非常困难，甚至几乎不可能。

证明：

>>> class D:
...   def __init__(self):
...     self.a = 3
... 
>>> d = D()
>>> d.a
3
>>> D.a
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: class D has no attribute 'a'
>>> dd = D()
>>> dd.a
3
>>> D.a
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: class D has no attribute 'a'

你的问题让我想到了JavaScript的原型。

另外，如果在实例字典中找不到某个成员，查找时可以回退到类字典，但写入时会使用实例字典。

Answer 2

在底层，类的成员查找方式是一样的吗？

除非你重写了 __getattribute__，否则属性查找的顺序是先检查对象的属性，然后再检查类的属性。它并不关心这个类是怎么来的。

看起来，A 只需要一个字典就能查找所有实例的成员；而 C 则需要在每个实例中使用一个字典。如果解释器足够聪明，它理论上可以注意到 B 的所有实例都必须包含成员 name 和 hailstone_ending，因此它可以和 A 等价。

在 A 中，属性存储在 A.__dict__ 中，也就是在类本身上。而在 B 和 C 中，属性存储在 self.__dict__ 中，也就是在实例上。这两个字典在所有情况下都是存在的。就这么简单。而且，B 和 C 之间没有区别。