Python如何在类构造函数内实现实例自动添加至共享列表？

问题背景 #

已经通过类内部、构造函数__init__之外定义列表的方式，实现了创建类实例时自动将实例加入列表的功能，代码如下：

class matriculation:
    students = []
    def __init__(self, number):
        self.number = number
        matriculation.students.append(self)

    @classmethod
    def show(cls):
        for student in matriculation.students:
            print(student.number, end= " ")
        print("\n") 
def main():
    s1 = matriculation(1)
    s2 = matriculation(2)
    # 打印学生列表
    matriculation.show()

该代码可正常运行，但尝试将列表放在构造函数内部时出现错误type object 'course' has no attribute 'course_li'，错误代码如下：

class course:
    def __init__(self, course):
        self.course = course
        self.course_li = []
        self.course_li.append(self)

def main():
    c1 = course("Math")
    c2 = course("History")
    # 尝试打印列表但报错
    for subject in course.course_li: 
        print(subject.course, end= " ")

希望在构造函数内实现实例自动追加，不想将列表作为实例属性传递，想知道错误原因及可行方案。

错误原因分析 #

你写的self.course_li = []是给每个实例对象创建了独立的实例属性列表，而非类级别的共享列表。因此：

1. 每个实例的course_li里只有自身一个元素，无法实现所有实例的统一存储
2. 类course本身并没有course_li这个属性，直接通过course.course_li访问自然会报错

构造函数内实现的可行方案 #

要在__init__里实现类级别的共享列表，只需要在构造函数中先检查类是否存在该共享列表，不存在则初始化，之后将当前实例追加到类属性列表中即可：

class course:
    def __init__(self, course_name):
        self.course = course_name
        # 检查类是否已存在course_li属性，不存在则初始化空列表
        if not hasattr(course, 'course_li'):
            course.course_li = []
        # 将当前实例追加到类的共享列表中
        course.course_li.append(self)

def main():
    c1 = course("Math")
    c2 = course("History")
    # 现在可以直接通过类访问共享列表
    for subject in course.course_li: 
        print(subject.course, end= " ")

if __name__ == "__main__":
    main()

运行这段代码会输出：Math History

补充说明 #

• 这种方式本质还是在类级别维护共享列表，只是把列表的初始化逻辑放到了__init__中，第一次创建实例时完成类属性的初始化
• 如果需要清空所有实例的存储，直接执行course.course_li = []即可，和你之前的类属性写法效果一致
• 也可以用cls参数结合类方法，但上述写法更直接满足你在构造函数内实现的需求

内容的提问来源于stack exchange，提问作者CJH