为什么Python的实例变量似乎在对象间共享？

Question

今天我在写一个简单的脚本时，发现了Python处理实例变量的一个奇怪现象。

假设我们有一个简单的对象：

class Spam(object):
    eggs = {}

    def __init__(self, bacon_type):
        self.eggs["bacon"] = bacon_type

    def __str__(self):
       return "My favorite type of bacon is " + self.eggs["bacon"]

然后我们用不同的参数创建了这个对象的两个实例：

spam1 = Spam("Canadian bacon")
spam2 = Spam("American bacon")

print spam1
print spam2

结果让人困惑：

My favorite type of bacon is American bacon
My favorite type of bacon is American bacon

看起来“eggs”这个字典在所有不同的“Spam”实例之间是共享的——要么就是每次创建新实例时都会被覆盖。这在日常生活中其实不是个大问题，因为我们可以通过在初始化函数中声明实例变量来解决这个问题：

class Spam(object):

    def __init__(self, bacon_type):
        self.eggs = {}
        self.eggs["bacon"] = bacon_type

    def __str__(self):
        return "My favorite type of bacon is " + self.eggs["bacon"]

spam1 = Spam("Canadian bacon")
spam2 = Spam("American bacon")

print spam1
print spam2

这样写代码后，结果就如我们所期待的那样：

My favorite type of bacon is Canadian bacon
My favorite type of bacon is American bacon

所以虽然这个行为没有让我卡住，但我不明白为什么Python会这样工作。有没有人能解释一下这个问题？

Answer 1

和编译语言不同，在Python中，class语句实际上是可以执行的代码，它会在内存中创建一个类对象（注意，这里说的是类对象，不是实例！）。

当class块运行时，所有定义的符号都属于这个类本身。这包括变量，比如你第一个例子中的eggs变量，还有你定义的__init__和__str__方法。所有这些在类定义时就被创建了，都是这个类的一部分。

实例变量直到你真正创建了对象的实例，并且运行了__init__方法时才会被创建，并且它们必须是self的属性。

所以，当Python解释器执行

class Spam(object):
    eggs = {}

    def __init__(self):
        <stuff>
    def __str__(self):
        <other stuff>

时，它实际上是在运行时构建一个类对象。它执行了代码"eggs={}"，并执行了两个def语句，构建了一个有三个属性的类：eggs、__init__和__str__。

之后，当它执行

spam1 = Spam()

时，它就创建了一个新的实例，并运行它的__init__方法。__init__方法本身当然是属于这个类的；它在所有实例之间是共享的，就像eggs属性一样。

实例本身作为self参数传入，任何你在上面定义的内容都只属于这个实例。这就是为什么self必须传入每个类方法的原因——在Python中，方法实际上属于类本身，而self是你唯一可以用来引用实例的方式。

Answer 2

那不是一个实例变量，而是一个类变量。通过实例来访问这个变量并不重要；它仍然是同一个对象。

Answer 3

正如Ignacio所说，在Python中，在类的范围内赋值的变量就是类变量。简单来说，Python中的类就是在一个class语句下的一系列语句。当这些语句执行完后，Python会把执行过程中创建的变量收集起来，形成一个类。如果你想要一个实例变量，你实际上需要把它赋值给那个实例。

另外，听起来你可能是从Java（或类似Java的语言）过来的。所以你可能知道，Java要求变量必须明确声明，因此需要在类的范围内声明实例变量。

class Foo {
    String bar;
    public Foo() {
        this.bar = "xyz";
    }
}

注意，只有声明是在类的范围内。换句话说，为这个变量分配的内存是类的“模板”一部分，但变量的实际值并不在这里。

Python不需要变量声明。所以在Python中，你只需省略声明部分。

class Foo:
    # String bar;  <-- useless declaration is useless
    def __init__(self):
        self.bar = "xyz"

内存会在需要的时候分配；实际上只有赋值的部分是写出来的。这部分会放在构造函数里，就像在Java中一样。