调试与运行模式下__subclasses__()返回子类不一致问题咨询

我正在学习Python继承机制，编写了一个可视化类子类结构的PrintClassTree函数，代码如下：

def PrintClassTree(thisclass, nest=0):
    if nest > 1:
        print('   |' * (nest - 1), end='')

    if nest > 0:
        print('   +---', end='')

    print(thisclass.__name__)

    for subclass in thisclass.__subclasses__():
        PrintClassTree(subclass, nest+1)

PrintClassTree(dict)

运行结果差异 #

• 普通运行模式输出：

dict
   +---OrderedDict
   +---defaultdict
   +---Counter

• **PyCharm调试模式/直接调用dict.__subclasses__()**输出：

dict
   +---OrderedDict
   +---defaultdict
   |   +---Quoter
   +---Counter
   +---_EnumDict
   +---_QByteMap
   +---StgDict
   +---_ReqExtras
   +---ZipManifests
   |   +---MemoizedZipManifests
   +---TypedDict

测试list类时也存在同样情况，仅调试模式能获取完整子类，而BaseException类在两种模式下结果正常。

差异原因 #

核心原因是Python的惰性导入机制：

• Python不会在启动时加载所有模块和类，只有当代码显式导入对应模块时，模块内定义的子类才会被注册到父类的__subclasses__()列表中。
• 调试模式下，PyCharm的调试器为实现变量查看、断点追踪等功能，会自动导入大量普通运行时不会加载的模块（比如enum、typing、zipfile及调试相关内部模块），这些模块中定义的dict/list子类会被自动注册，因此__subclasses__()能返回完整列表。
• 普通运行模式下，这些模块未被导入，对应的子类自然不会出现在返回结果里。
• 而BaseException的子类都是Python启动时默认加载的核心异常类，无论调试还是普通运行都会被初始化，所以两种模式下结果一致。

验证方法 #

在普通运行的代码开头手动导入相关模块，再调用函数就能得到完整子类列表：

import enum
import typing
import zipfile
# 可按需导入其他调试器会加载的模块

def PrintClassTree(thisclass, nest=0):
    if nest > 1:
        print('   |' * (nest - 1), end='')

    if nest > 0:
        print('   +---', end='')

    print(thisclass.__name__)

    for subclass in thisclass.__subclasses__():
        PrintClassTree(subclass, nest+1)

PrintClassTree(dict)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Theresa M