Python类变量修改逻辑与列表操作差异的技术问询

这段原本用来讲解Python类变量行为的代码，反而引出了一堆疑问：

Bodyguard类有个类变量protect，是默认包含'the king'的列表。AnnoyingBodyguard和Bureaucrat类会修改这个变量。我们把保护特定人物的守卫称为特定守卫（比如bg_prime、bg_foreign），其他的叫通用守卫（比如bg1、bg2、bg3）。

核心疑问 #

1. 特定守卫与通用守卫的行为差异 #

• 特定守卫：类变量的修改只影响修改后初始化的实例，修改前创建的实例不受影响
• 通用守卫：类变量的修改会影响所有实例，不管实例是在修改前还是修改后创建的
  为什么特定守卫会有这种前后差异？为什么特定和通用守卫的表现完全不同？

2. 列表操作的不同结果 #

对于两个列表a和b，大家通常觉得下面三种操作结果应该一致，但在Bodyguard的__init__里使用它们却得到完全不同的效果：

• 重新赋值：a = a + b
• 增量赋值：a += b
• 循环追加：for x in b: a.append(x)
  为什么会这样？

只有重新赋值的结果符合预期，对应的代码示例如下：

class Bodyguard:
    protect = ['the king']

    def __init__(self, *args):
        if args:
            self.protect = self.protect + list(args)


##################################################################################


bg1 = Bodyguard()
bg_prime = Bodyguard('the prime minister')
bg_foobar = Bodyguard('the secretary of foo', 'the secretary of bar')


assert bg1.protect == ['the king']
assert bg_prime.protect == ['the king', 'the prime minister']
assert bg_foobar.protect == [
    'the king', 'the secretary of foo', 'the secretary of bar'
]


##################################################################################


class AnnoyingBodyguard(Bodyguard):
    Bodyguard.protect = ['his majesty the king']


bg2 = Bodyguard()
bg_foreign = Bodyguard('the foreign minister')


# 所有通用守卫的国王头衔都更新了
assert bg1.protect == bg2.protect == ['his majesty the king']

# 修改后初始化的特定守卫也受影响
assert bg_foreign.protect == ['his majesty the king', 'the foreign minister']

# 修改前初始化的特定守卫不受影响
assert bg_prime.protect == ['the king', 'the prime minister']
assert bg_foobar.protect == [
    'the king', 'the secretary of foo', 'the secretary of bar'
]

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class Bureaucrat:
    def __init__(self, name):
        Bodyguard.protect.append(name)


malfoy = Bureaucrat('Malfoy')
bg3 = Bodyguard()
bg_paper = Bodyguard('the secretary of paperwork')


# 所有通用守卫的列表都添加了Malfoy
assert bg1.protect == bg2.protect == bg3.protect == [
    'his majesty the king', 'Malfoy'
]

# 修改后初始化的特定守卫也包含Malfoy
assert bg_paper.protect == [
    'his majesty the king', 'Malfoy', 'the secretary of paperwork'
]

# 修改前初始化的特定守卫不受影响
assert bg_prime.protect == ['the king', 'the prime minister']
assert bg_foreign.protect == [
    'his majesty the king', 'the foreign minister'
]

编辑说明：基于讨论和解答，优化了代码，消除了特定守卫和通用守卫的行为差异。修改后的Bodyguard类如下：

class Bodyguard:
    protect = ['the king']

    def __init__(self, *args):
        self.protect = self.protect[:]  # 强制为所有守卫创建实例变量副本
        if args:
            self.protect = self.protect + list(args)

内容的提问来源于Stack Exchange，提问作者Watchduck