Python中同类型对象作为方法参数传递及实例异常变更原因排查

我正在用Python创建一个表示三维点的类（我知道已有相关库可实现，这只是类的练习）。我希望实现一个能将一个点的坐标与另一个点相加的方法，尝试通过将另一个点作为方法参数来实现。编写的代码如下：

class Point:
    crd = [0,0,0]

    def add_vector(self, coord = [], *args) :
        self.crd[0] += coord[0]
        self.crd[1] += coord[1]
        self.crd[2] += coord[2]

    def subtract_point_from_point(self, other) :
        self.crd[0] = self.crd[0] - other.crd[0]
        self.crd[1] = self.crd[1] - other.crd[1]
        self.crd[2] = self.crd[2] - other.crd[2]

测试代码：

a = Point()
b = [2, 2, 4]
a.add_vector(b)

print('Before making c:')
print('a.crd: ' + str(a.crd[0]))
print('a.crd: ' + str(a.crd[1]))
print('a.crd: ' + str(a.crd[2]))

c = Point()
d = [7, 7, 9]
c.add_vector(d)

print('After adding d to c:')
print('a.crd: ' + str(a.crd[0]))
print('a.crd: ' + str(a.crd[1]))
print('a.crd: ' + str(a.crd[2]))

a.subtract_point_from_point(c)

print('After making c: ')
print('a.crd: ' + str(a.crd[0]))
print('a.crd: ' + str(a.crd[1]))
print('a.crd: ' + str(a.crd[2]))

运行结果：

Before making c:
a.crd: 2
a.crd: 2
a.crd: 4
After adding d to c:
a.crd: 9
a.crd: 9
a.crd: 13
After making c:
a.crd: 0
a.crd: 0
a.crd: 0

疑问：

1. 为什么给实例c添加向量d时，实例a的坐标会发生变化？
2. 如何在Python中将同类型对象作为方法参数传递？

1. 实例a坐标变化的原因 #

你定义的crd = [0,0,0]是类属性，不是实例属性。类属性属于整个类，所有该类的实例会共享同一个类属性对象。也就是说，a.crd和c.crd指向的是同一个列表，修改其中一个实例的crd，本质上是修改了这个共享的列表，另一个实例的crd自然会同步变化。

要解决这个问题，需要把crd改为每个实例独有的属性，在类的__init__方法中初始化：

class Point:
    def __init__(self):
        # 每个实例初始化时创建自己的坐标列表
        self.crd = [0, 0, 0]

    # 后续方法逻辑保持不变
    def add_vector(self, coord = [], *args) :
        self.crd[0] += coord[0]
        self.crd[1] += coord[1]
        self.crd[2] += coord[2]

    def subtract_point_from_point(self, other) :
        self.crd[0] = self.crd[0] - other.crd[0]
        self.crd[1] = self.crd[1] - other.crd[1]
        self.crd[2] = self.crd[2] - other.crd[2]

2. 传递同类型对象作为方法参数 #

你的subtract_point_from_point方法其实已经在接收同类型对象other了，只是之前的类属性问题导致结果不符合预期。修正属性问题后，可以进一步完善相关方法，比如实现点与点相加的功能：

新增一个add_point方法，直接接收另一个Point实例作为参数：

def add_point(self, other_point):
    self.crd[0] += other_point.crd[0]
    self.crd[1] += other_point.crd[1]
    self.crd[2] += other_point.crd[2]

调用时直接传入Point实例即可：

p1 = Point()
p1.crd = [1, 2, 3]
p2 = Point()
p2.crd = [4, 5, 6]
p1.add_point(p2)
print(p1.crd)  # 输出 [5, 7, 9]

另外，你的add_vector方法存在默认参数陷阱——Python中默认参数只会初始化一次，多次调用时如果修改了默认的空列表，后续调用会使用修改后的列表。建议修改为：

def add_vector(self, coord=None, *args):
    if coord is None:
        coord = [0, 0, 0]
    self.crd[0] += coord[0]
    self.crd[1] += coord[1]
    self.crd[2] += coord[2]

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Isaiah Blanks