Python中类方法访问方式不同导致id值差异的原因解析

问题现象 #

测试Python类方法时发现id值异常：定义MyClass类并创建实例obj1、obj2后，分别通过类和实例访问类方法classmethod，打印其id值，结果显示不同访问方式下id存在差异；且Python 3.9.12、3.10.7版本与3.8.10版本的输出表现不同。

测试代码 #

class MyClass:
    def method(self):
        return 'instance method called', self

    @classmethod
    def classmethod(cls):
        return 'class method called', cls

    @staticmethod
    def staticmethod():
        return 'static method called'

obj1 = MyClass()
obj2 = MyClass()

print(id(MyClass.classmethod), "MyClass")
print(id(obj1.classmethod), "obj1")
print(id(obj2.classmethod), "obj2")
print("------------------------")
print(id(MyClass.classmethod), MyClass.classmethod)
print(id(obj1.classmethod), obj1.classmethod)
print(id(obj2.classmethod), obj2.classmethod)

输出结果 #

140600363181376 MyClass
140600363181568 Obj1
140600363181376 Obj2
------------------------
140600363181568 <bound method MyClass.classmethod of <class '__main__.MyClass'>>
140600363181568 <bound method MyClass.classmethod of <class '__main__.MyClass'>>
140600363181568 <bound method MyClass.classmethod of <class '__main__.MyClass'>>

原因解析 #

1. 类方法的Descriptor特性 #

@classmethod装饰器创建的是一个descriptor对象，它的__get__方法会根据访问场景返回不同的对象：

• 通过类访问（MyClass.classmethod）：
  • 在Python 3.8及更早版本中，直接返回classmethod实例本身；
  • 在Python 3.9+版本中，会返回一个绑定到当前类的bound method对象（和通过实例访问返回的对象类型一致）。
• 通过实例访问（obj1.classmethod）：无论哪个Python版本，都会触发__get__方法，返回绑定到类的bound method对象（类方法绑定的是类，而非实例）。

2. 内存地址（id）的复用机制 #

Python中id()返回的是对象在内存中的唯一地址，但当一个对象被垃圾回收（不再被引用）后，新创建的对象可能复用这个地址。你输出中两次打印的id不一致，就是因为：

• 第一次打印时，临时创建的对象（比如classmethod实例或临时bound method）在打印后就被销毁，内存地址被释放；
• 第二次打印时，新创建的bound method对象复用了之前释放的地址，导致所有id看起来相同。

3. 如何判断是否为同一方法 #

不要依赖id()或直接用is判断bound method对象是否相同，因为每次访问都可能创建新的bound method实例。正确的做法是查看方法的__func__属性，它指向原始的函数对象：

print(MyClass.classmethod.__func__ is obj1.classmethod.__func__)  # 输出 True
print(MyClass.classmethod.__func__ is obj2.classmethod.__func__)  # 输出 True

所有访问方式得到的类方法，其__func__都指向同一个原始函数，这才是它们本质相同的证明。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Aayush Shah