Python嵌套类变量访问规则及AttributeError报错咨询

我是Python初学者，希望实现类似C++的类/结构体结构，但对Python的实际运行逻辑存在疑问，测试代码如下：

from dataclasses import dataclass

class innerClass:
    x: int


class outerClass:
    a: innerClass
    b: str
    c: str

test_1 = outerClass()

def setTest(val):
    global test_1
    test_1.x=val


def getTest():
    z=1
    global test_1
    if z==1:
        setTest(z)
    
    return [test_1.x]

getTest()

如果将z的值修改为z=0，则会出现如下报错：

Traceback (most recent call last):
  File "simplePy.py", line 27, in <module>
    getTest()
  File "simplePy.py", line 25, in getTest
    return [test_1.x]
AttributeError: 'outerClass' object has no attribute 'x'

具体疑问有两点：

1. 为什么可以直接通过test_1.x访问x？按照outerClass->innerClass->variable的层级逻辑，我预期的访问方式应为test_1.a.x
2. 当z=1时代码可正常运行，为什么z=0时会提示不存在x属性？我原本预期会返回无效值或0

解答 #

本质是你把Python的类型注解当成了C++的类成员声明，两者的运行逻辑完全不同：

• 关于第一个疑问：你在类块中写的a: innerClass、b: str这类标注，只是给类型检查工具、代码编辑器看的类型提示，不会自动给类实例创建对应的属性。Python是动态类型语言，实例持有哪些属性完全由运行时的绑定操作决定，不需要提前在类中声明。
  你在setTest函数中执行test_1.x = val时，是直接给outerClass的实例test_1动态新增了一个名为x的属性，和类里定义的a: innerClass没有任何关联——你从头到尾都没给test_1绑定过a属性，自然也无法通过test_1.a.x的层级访问。
• 关于第二个疑问：z=1时，代码会进入判断分支调用setTest，这一步刚好给test_1绑定了x属性，后续访问自然不会报错。
  把z改成0后，setTest函数根本不会执行，test_1从实例化到返回值的全流程中，从来没被绑定过x属性，访问不存在的属性必然抛出AttributeError。Python不会给未赋值的属性自动填充0、空值这类默认值，属性不存在就是不存在。

实现类似C++结构体的正确写法 #

你开头导入了dataclass但没有使用，这才是Python中实现类似C++结构体效果的标准工具，仅写裸类型注解不会生成任何实例属性，参考写法：

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class InnerClass:
    x: int = 0  # 显式设置默认值

@dataclass
class OuterClass:
    a: InnerClass
    b: str = ""
    c: str = ""

# 实例化时显式给a属性赋值
test_1 = OuterClass(a=InnerClass())
# 此时访问逻辑完全符合你预期的层级结构
print(test_1.a.x)  # 输出0

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Andrew Ahmos