Python类变量与实例变量重名时的异常行为解析

class TestClass():
    class_v = 0
    
    def __init__(self) -> None:
        self.class_v += 1
        TestClass.class_v += 1
        
print(TestClass.class_v) # 0

class_a = TestClass()
class_b = TestClass()

print(f'class_a.class_v = {class_a.class_v}') # 1
print(f'class_b.class_v = {class_b.class_v}') # 2
print(TestClass.class_v) # 2

问题核心 #

当类变量与实例变量名称相同时，同一类创建的两个实例访问该变量结果不一致：按实例变量预期都为1，按类变量预期都为2，这背后的Python运行机制是什么？另外，若调换__init__中两行代码的执行顺序：

# 调换后的代码
TestClass.class_v += 1
self.class_v += 1

输出会变成class_a.class_v=2、class_b.class_v=3，这一现象也需要解释。

机制解释 #

Python中属性查找和属性赋值是完全独立的逻辑，这是问题的核心原因：

1. 原代码的执行过程

• 类定义阶段，class_v = 0是类变量，存储在TestClass的类命名空间中，所有实例默认共享这个值（但赋值操作会打破共享）。
• 创建class_a时：
  • 执行self.class_v += 1：这是self.class_v = self.class_v + 1的语法糖。首先查找self.class_v，此时class_a的实例命名空间中没有class_v，所以会向上到类命名空间找，得到值0；计算0+1=1后，会在class_a的实例命名空间中新建一个名为class_v的实例变量，赋值为1（从此class_a访问class_v只会取自己实例里的，不再看类变量）。
  • 接着执行TestClass.class_v +=1：直接修改类命名空间中的class_v，值从0变为1。
• 创建class_b时：
  • 执行self.class_v +=1：同样先找class_b的实例命名空间，没有则去类命名空间，此时类变量class_v是1；计算1+1=2后，在class_b的实例命名空间新建class_v=2。
  • 接着执行TestClass.class_v +=1：类变量从1变为2。
• 最终结果：class_a的class_v是自己的实例变量1，class_b的是自己的实例变量2，类变量TestClass.class_v是2。

2. 调换代码顺序后的执行过程

• 创建class_a时：
  • 先执行TestClass.class_v +=1：类变量从0变为1。
  • 再执行self.class_v +=1：查找self.class_v时，实例没有，取类变量的1，计算1+1=2，在class_a实例中新建class_v=2。
• 创建class_b时：
  • 先执行TestClass.class_v +=1：类变量从1变为2。
  • 再执行self.class_v +=1：查找时取类变量的2，计算2+1=3，在class_b实例中新建class_v=3。
• 最终结果：class_a的实例变量是2，class_b的是3，类变量TestClass.class_v是2。

关键总结 #

• 属性查找：实例访问属性时，先找自己的实例命名空间，找不到再找类的命名空间，再找父类的命名空间。
• 属性赋值：对self.xxx赋值时，无论类中有没有同名属性，都会直接在实例命名空间中创建/修改该实例属性，不会影响类属性（除非直接用类名.xxx赋值）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ehbong