Python类属性与实例属性自增行为差异？

Question

我在编写时遇到下面情况

>>> class A:  
...     a = 0
...     def __init__(self):
...         self.a += 1
...         print(self.a)
... 
>>> a1 = A()  
1
>>> a1.a                    
1
>>> a2 = A() 
1
>>> a2.a
1
>>> id(a1.a)
140725769696040
>>> id(a2.a)
140725769696040

明明a1.a和a2.a指向的是同一个对象，且都执行了+1操作，为什么结果没变

下面代码完成了我预期的功能，但上面是什么情况

>>> class A:  
...     a = 0
...     def __init__(self):
...         A.a += 1    
...         print(self.a)
...                       
>>> a1 = A()
1
>>> a1.a
1
>>> a2 = A()
2
>>> a2.a
2
>>> id(a1.a)
140725769696072
>>> id(a2.a)
140725769696072

环境版本

python: 3.11.9
系统: windows10

Answer 1

你遇到的问题是因为你在类 A 中定义了一个类变量 a，而在 init 方法中，你使用了 self.a，这会创建一个实例变量 a，覆盖了类变量 a。
当你创建实例 a1 和 a2 时，每个实例都有自己的 a 实例变量，而不是共享类变量 a。因此，每次实例化时，self.a 都是从 0 开始，并且 self.a += 1 只影响当前实例的 a。

你新写的代码里的A.a 是一个类变量，所有实例共享它，因此每次实例化时，A.a 都会增加。当你打印 self.a 时，self.a 实际上是访问类变量 A.a，因为实例 a1 和 a2 没有自己的 a 实例变量。因此，print(self.a) 打印的是类变量 A.a 的值。

补充

使用 cls 参数来实现这一点，这样在继承时可以修改子类的属性，而不是父类的。可以通过在方法中使用 @classmethod 装饰器来实现。

class A:
    a = 0

    @classmethod
    def increment_a(cls):
        cls.a += 1
        print(cls.a)

    def __init__(self):
        self.increment_a()

class B(A):
    pass

a1 = A()  # 输出 1
a2 = A()  # 输出 2
b1 = B()  # 输出 1
b2 = B()  # 输出 2

print(A.a)  # 输出 2
print(B.a)  # 输出 2

Answer 2

补充一下，关于 id：

在CPython 里（就是我们通常用的 python） id 输出的不是变量的地址，而是对象的地址。

对于小整数，相同值的对象是共享的。就是整个 python 中，只有一个 1 对象。你也可以打印 id(1) 。

所以，虽然 a1.a a2.a 是两个不同的类里的两个不同的实例变量，但是它们都引用了同一个 1 对象，所以 id 是一样的。

class A:
    a = 0
    def __init__(self):
        self.a += 1 # 这里会创建一个新变量 self.a ，覆盖了 A.a 
        print(self.a)

a1 = A()
a2 = A()
print(A.a, a1.a, a2.a, id(A.a), id(a1.a), id(a2.a), id(0), id(1))
# 0 1 1 140711496422656 140711496422688 140711496422688 140711496422656 140711496422688
A.a = 1
a1.a = 2
a2.a = 3
print(A.a, a1.a, a2.a, id(A.a), id(a1.a), id(a2.a), id(1), id(2), id(3))
# 1 2 3 140711496422688 140711496422720 140711496422752 140711496422688 140711496422720 140711496422752