为啥允许向已经实例化的对象添加属性？

Posted 2023-02-18

【中文标题】为啥允许向已经实例化的对象添加属性？

【英文标题】：Why is adding attributes to an already instantiated object allowed?为什么允许向已经实例化的对象添加属性？

【发布时间】：2012-09-16 03:33:20

【问题描述】：

我正在学习python，虽然我认为我了解了Python的整个概念和概念，但今天我偶然发现了一段我没有完全理解的代码：

假设我有一个应该定义 Circles 但缺少主体的类：

class Circle():
    pass

由于我没有定义任何属性，我该怎么做：

my_circle = Circle()
my_circle.radius = 12

奇怪的是 Python 接受了上述声明。我不明白为什么 Python 不提出undefined name error。我确实明白，通过动态类型，我只是在需要时将变量绑定到对象，但Circle 类中不应该存在属性radius 来允许我这样做吗？

编辑：你的答案中有很多精彩的信息！ 感谢大家提供的所有精彩答案！很遗憾，我只能将其中一个标记为答案。

【问题讨论】：

当您在__init__ 初始化self.radius 时，您做的不是完全相同吗？

@JBernardo 是的，但是在这种情况下，您正在为类 Circle() 显式定义 radius 属性。就我而言，我没有在类主体中创建任何属性。

@NlightNFotis 不，您正在做同样的事情，因为 self 只是一个变量，就像任何其他变量一样。

@NlightNFotis 另外，Python is not Java 和一种不会影响您对编程的看法的语言不值得了解 - [Alan Perlis](en.wikiquote.org/wiki/Alan_Perlis)

@NlightNFotis 不，你不是。您定义一个函数，该函数分配给它的第一个参数的一个属性。碰巧这个函数被一个类的__init__ 属性引用，该属性恰好在对象构造之后被调用。

【参考方案1】：

如何防止创建新属性？

使用类

要控制新属性的创建，您可以覆盖__setattr__ 方法。每次调用my_obj.x = 123 时都会调用它。

见documentation：

class A:
  def __init__(self):
    # Call object.__setattr__ to bypass the attribute checking
    super().__setattr__('x', 123)

  def __setattr__(self, name, value):
    # Cannot create new attributes
    if not hasattr(self, name):
      raise AttributeError('Cannot set new attributes')
    # Can update existing attributes
    super().__setattr__(name, value)

a = A()
a.x = 123  # Allowed
a.y = 456  # raise AttributeError

请注意，如果用户直接调用object.__setattr__(a, 'attr_name', attr_value)，仍然可以绕过检查。

使用数据类

使用dataclasses，您可以使用frozen=True 禁止创建新属性。它还会阻止更新现有属性。

@dataclasses.dataclass(frozen=True)
class A:
  x: int


a = A(x=123)
a.y = 123  # Raise FrozenInstanceError
a.x = 123  # Raise FrozenInstanceError

注意：dataclasses.FrozenInstanceError 是 AttributeError 的子类

【参考方案2】：

正如 delnan 所说，您可以使用 __slots__ 属性获得此行为。但它是一种节省内存空间和访问类型的方法这一事实并没有放弃它（也）是禁用动态属性的手段这一事实。

禁用动态属性是一个合理的做法，如果只是为了防止由于拼写错误导致的细微错误。 “测试和纪律”很好，但依赖自动验证当然也没有错——也不一定是不符合标准的。

此外，自从 attrs 库在 2016 年达到第 16 版（显然是在最初的问答之后），创建一个带有插槽的封闭类从未如此简单。

>>> import attr
...
... @attr.s(slots=True)
... class Circle:
...   radius = attr.ib()
...
... f = Circle(radius=2)
... f.color = 'red'
AttributeError: 'Circle' object has no attribute 'color'

【讨论】：

另一种禁用不使用槽的动态属性的机制，因此不会破坏继承：from pystrict import strict \n @strict \n class Circle: ...

【参考方案3】：

Python 允许您在几乎任何实例（或类）上存储任何名称的属性。可以通过在 C 中编写类（如内置类型）或使用仅允许某些名称的 __slots__ 来阻止这种情况。

它起作用的原因是大多数实例将它们的属性存储在字典中。是的，就像您使用 定义的常规 Python 字典一样。字典存储在名为__dict__ 的实例属性中。事实上，有人说“类只是字典的语法糖”。也就是说，你可以用字典做你能做的一切；类只是让事情变得更容易。

您习惯于必须在编译时定义所有属性的静态语言。在 Python 中，类定义是执行，而不是编译；类和其他对象一样是对象；添加属性就像在字典中添加项目一样简单。这就是为什么 Python 被认为是一种动态语言。

【讨论】：

嗨，你是说在 Python 中，类的目的不是捆绑数据和行为 (OOP)，而只是通过修饰来确定给定字典的用途有一些人类可读的语法？

您可以使用它们来捆绑数据和行为，并且语法鼓励这样做，并且它基本上就像您期望的 OOP 一样工作（尽管不是 OOP 的强大版本——Python 中的封装非常弱，因为没有私有属性）。但是，在类语法之下，类基本上是字典，顶部有一些额外的（非常有用的）行为。如果您正在编写编译器，您可能会使用字典（哈希）在定义期间跟踪类的成员； Python 只是在运行时执行此操作。

感谢您的澄清！

【参考方案4】：

一个主要原则是没有声明这样的东西。也就是说，你永远不会声明“这个类有一个方法 foo”或“这个类的实例有一个属性 bar”，更不用说声明要存储在那里的对象的类型了。您只需定义一个方法、属性、类等，它就会被添加。正如 JBernardo 指出的那样，任何__init__ 方法都做同样的事情。将新属性的创建任意限制为名称为__init__ 的方法没有多大意义。有时将函数存储为__init__，但实际上并没有该名称（例如装饰器），这样的限制会破坏这一点。

现在，这并非普遍适用。内置类型省略了此功能作为优化。通过__slots__，您还可以在用户定义的类上防止这种情况。但这只是空间优化（不需要为每个对象提供字典），而不是正确性。

如果你想要一个安全网，那就太糟糕了。 Python 不提供，而且你不能合理地添加一个，最重要的是，拥抱该语言的 Python 程序员会避开它（阅读：几乎所有你想与之合作的人）。测试和纪律，对于确保正确性还有很长的路要走。不要随意在__init__以外的地方补属性如果可以避免，做自动化测试。由于这样的诡计，我很少遇到AttributeError 或逻辑错误，而在这些发生的情况中，几乎所有都被测试捕获了。

【讨论】：

它的方式很好，但灵活性，也引发了可读性问题，在维护其他人的代码时，我经常忘记对象在某个点具有什么属性。

【参考方案5】：

只是为了澄清这里讨论中的一些误解。这段代码：

class Foo(object):
    def __init__(self, bar):
        self.bar = bar

foo = Foo(5)

还有这段代码：

class Foo(object):
    pass

foo = Foo()
foo.bar = 5

完全等价。真的没有区别。它做同样的事情。这种区别在于，在第一种情况下，它被封装了，很明显 bar 属性是 Foo 类型对象的正常部分。在第二种情况下，情况是否如此尚不清楚。

在第一种情况下，您不能创建没有 bar 属性的 Foo 对象（嗯，您可能可以，但不容易），在第二种情况下，除非您设置 Foo 对象没有 bar 属性它。

因此，尽管代码在编程上是等效的，但它用于不同的情况。

【讨论】：

第二种的用例是什么？它有点破坏 OOP，这当然很好......但是如果你不编程 OOP，你为什么还要关心上课呢？这些不是反问，我真的很好奇！

它不会因为你不教条就停止成为 OOP。第二种情况还是OOP。

【参考方案6】：

Python 中有两种类型的属性 - Class Data Attributes 和 Instance Data Attributes。

Python 让您可以灵活地动态创建Data Attributes。

由于实例数据属性与实例相关，您也可以在__init__ 方法中执行此操作，也可以在创建实例后执行此操作..

class Demo(object):
    classAttr = 30
    def __init__(self):
         self.inInit = 10

demo = Demo()
demo.outInit = 20
Demo.new_class_attr = 45; # You can also create class attribute here.

print demo.classAttr  # Can access it 

del demo.classAttr         # Cannot do this.. Should delete only through class

demo.classAttr = 67  # creates an instance attribute for this instance.
del demo.classAttr   # Now OK.
print Demo.classAttr  

所以，您看到我们创建了两个实例属性，一个在__init__ 内部，一个在外部，在创建实例之后..

但不同的是，在__init__内部创建的实例属性将被设置为所有实例，而如果在外部创建，则可以为不同的实例设置不同的实例属性..

这与 Java 不同，Java 中每个类的实例都有相同的实例变量集..

注意： - 虽然您可以通过实例访问类属性，但不能删除它。 此外，如果您尝试通过实例修改类属性，您实际上会创建一个隐藏类属性的实例属性..

【讨论】：

不，你也没有声明类属性。你定义它们。这些定义是可执行语句并且非常普通，它们不是操纵某些函数的范围，而是操纵类的属性。并且类属性也不是一成不变的：添加、替换和删除类属性是微不足道的。

我还是不明白你为什么一开始就区分类和实例属性。两者都是在运行时显式定义的，在这两种情况下，这些定义和重新定义都可以随时发生。

【参考方案7】：

不，python 就是这样灵活的，它不强制您可以在用户定义的类中存储哪些属性。

但是有一个技巧，在类定义上使用__slots__ attribute 会阻止您创建未在__slots__ 序列中定义的其他属性：

>>> class Foo(object):
...     __slots__ = ()
... 
>>> f = Foo()
>>> f.bar = 'spam'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Foo' object has no attribute 'bar'
>>> class Foo(object):
...     __slots__ = ('bar',)
... 
>>> f = Foo()
>>> f.bar
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: bar
>>> f.bar = 'spam'

【讨论】：

@NlightNFotis 你没有。 Python 不是 Java，您不应该尝试用 Python 编写 Java。如果您想这样做，请编写 Java。

分享没有安全网的编程乐趣:)

@NlightNFotis：Java 的类型安全是一种错觉。它感觉更安全，更安全，你可以更信任代码，但你真的不能。蛋糕是个谎言。

@NlightNFotis：Python 的哲学被描述为“我们在这里都是同意的成年人”。这意味着如果您想打破惯例并直接更改foo._variable - 也许是为了调试，或者为了避免 foo 中的一些错误 - 您可以。但是如果它破坏了某些东西，你就不能向 foo 的作者抱怨。

__slots__ 是为了节省内存；它不应该被用作锁定课程的一种方式。

【参考方案8】：

它创建my_circle 的radius 数据成员。

如果你要求它提供my_circle.radius，它会抛出异常：

>>> print my_circle.radius # AttributeError

有趣的是，这并没有改变类；仅此一例。所以：

>>> my_circle = Circle()
>>> my_circle.radius = 5
>>> my_other_circle = Circle()
>>> print my_other_circle.radius # AttributeError

【讨论】：

虽然你可以做Circle.xyz = 5 并更改类而不是实例...