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這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)Python中類與對(duì)象名稱空間是什么，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

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代碼塊的分類

python中分幾種代碼塊類型，它們都有自己的作用域，或者說名稱空間：

文件或模塊整體是一個(gè)代碼塊，名稱空間為全局范圍

函數(shù)代碼塊，名稱空間為函數(shù)自身范圍，是本地作用域，在全局范圍的內(nèi)層

• 函數(shù)內(nèi)部可嵌套函數(shù)，嵌套函數(shù)有更內(nèi)一層的名稱空間

類代碼塊，名稱空間為類自身

• 類中可定義函數(shù)，類中的函數(shù)有自己的名稱空間，在類的內(nèi)層

• 類的實(shí)例對(duì)象有自己的名稱空間，和類的名稱空間獨(dú)立

• 類可繼承父類，可以鏈接至父類名稱空間

正是這一層層隔離又連接的名稱空間將變量、類、對(duì)象、函數(shù)等等都組織起來，使得它們可以擁有某些屬性，可以進(jìn)行屬性查找。

本文詳細(xì)解釋類和對(duì)象涉及的名稱空間，屬于純理論類的內(nèi)容，有助于理解python面向?qū)ο蟮募?xì)節(jié)。期間會(huì)涉及全局和本地變量作用域的查找規(guī)則。

一個(gè)概括全文的示例

以下是一個(gè)能在一定程度上概括全文的示例代碼段：

x = 11 # 全局變量x

def f(): # 全局變量f
 print(x) # 引用全局變量x

def g(): # 全局變量g
 x = 22 # 定義本地變量x
 print(x) # 引用本地變量x

class supcls(): # 全局變量supcls
 x = 33 # 類變量x
 def m(self): # 類變量m，類內(nèi)函數(shù)變量self
 x = 44 # 類內(nèi)函數(shù)變量x
 self.x = 55 # 對(duì)象變量x

class cls(supcls): # 全局變量cls
 x = supcls.x # 引用父類屬性x，并定義cls類屬性x
 def n(self): # 類變量n
 self.x = 66 # 對(duì)象變量x

如果能理解上面的每個(gè)x屬于哪個(gè)作用域、哪個(gè)名稱空間，本文內(nèi)容基本上就理解了。

類的名稱空間

下面有一個(gè)類，類中有類屬性x、y，有類方法m和n。

class supcls():
 x = 3
 y = 4

 def m(self):
 x = 33
 self.x = 333
 self.y = 444
 self.z = 555

 def n(self):
 return self.x, self.y, self.z

當(dāng)python解釋到supcls代碼塊后，知道這是一個(gè)類，類有自己的名稱空間。所以，當(dāng)知道了這個(gè)類里面有x、y、m、n后，這幾個(gè)屬性都會(huì)放進(jìn)類supcls的名稱空間中。

如下圖：

在上圖中，類的名稱空間中有屬性x、y、m和n，它們都稱為類屬性。需要說明的是，在python中，函數(shù)變量m、n和普通變量沒什么區(qū)別，僅僅只是它保存了指向函數(shù)體的地址，函數(shù)體即上圖中用func m和func n所表示的對(duì)象。

因?yàn)橛忻Q空間，可以直接使用完全限定名稱去訪問這個(gè)名稱空間中的內(nèi)容。例如：

print(supcls.x)
print(supcls.y)
print(supcls.m)
print(supcls.n)

輸出結(jié)果：

3
4

因?yàn)楹瘮?shù)m和n也是類的屬性，它們也可以直接通過類名來訪問執(zhí)行。例如，新加入一個(gè)函數(shù)，但不用self參數(shù)了，然后執(zhí)行它。

class testcls():
 z = 3
 def a():
 x = 1
 print(x)
 # print(z) # 這是錯(cuò)的

testcls.a()

但是需要注意，類方法代碼塊中看不見類變量。雖然類和類方法的作用域關(guān)系類似于全局作用域和函數(shù)本地作用域，但并不總是等價(jià)。例如，方法a()中無法直接訪問類變量z。這就像類內(nèi)部看不到全局變量一樣。

上面全都是使用類名.屬性這種完全限定名稱去訪問類中的屬性的。如果生成類的對(duì)象，則可以通過對(duì)象去訪問相關(guān)對(duì)象屬性，因?yàn)閷?duì)象有自己的名稱空間，且部分屬性來源于類。

對(duì)象名稱空間

類就像一個(gè)模板，可以根據(jù)這個(gè)模板大量生成具有自己特性的對(duì)象。在Python中，只需像調(diào)用函數(shù)一樣直接調(diào)用類就可以創(chuàng)建對(duì)象。

例如，下面創(chuàng)建了兩個(gè)cls類的對(duì)象o1和o2，創(chuàng)建類的時(shí)候可以傳遞參數(shù)給類，這個(gè)參數(shù)可以傳遞給類的構(gòu)造函數(shù)__init__()。

o1 = cls()
o2 = cls("some args")

對(duì)象有自己的名稱空間。因?yàn)閷?duì)象是根據(jù)類來創(chuàng)建的，類是它們的模板，所以對(duì)象名稱空間中包含所有類屬性，但是對(duì)象名稱空間中這些屬性的值不一定和類名稱空間屬性的值相同。

現(xiàn)在根據(jù)supcls類構(gòu)造兩個(gè)對(duì)象s1和s2：

class supcls():
 x = 3
 y = 4
 def m(self):
 x = 33
 self.x = 333
 self.y = 444
 self.z = 555
 def n(self):
 return self.x, self.y, self.z

s1 = supcls()
s2 = supcls()

那么它們的名稱空間，以及類的名稱空間的關(guān)系如下圖所示：

現(xiàn)在僅僅只是對(duì)象s1、s2連接到了類supcls，對(duì)象s1和s2有自己的名稱空間。但因?yàn)轭恠upcls中沒有構(gòu)造方法__init__()初始化對(duì)象屬性，所以它們的名稱空間中除了python內(nèi)部設(shè)置的一些"其它"屬性，沒有任何屬于自己的屬性。

但因?yàn)閟1、s2連接到了supcls類，所以可以進(jìn)行對(duì)象屬性查找，如果對(duì)象中沒有，將會(huì)向上找到supcls。例如：

print(s1.x) # 輸出3，搜索到類名稱空間
print(s1.y) # 輸出4，搜索到類名稱空間
# print(s1.z) # 這是錯(cuò)的

上面不再是通過完全限定的名稱去訪問類中的屬性，而是通過對(duì)象屬性查找的方式搜索到了類屬性。但上面訪問z屬性將報(bào)錯(cuò)，因?yàn)檫€沒有調(diào)用m方法。

當(dāng)調(diào)用m方法后，將會(huì)通過self.xxx的方式設(shè)置完全屬于對(duì)象自身的屬性，包括x、y、z。

s1.m()
s2.m()

現(xiàn)在，它們的名稱空間以及類的名稱空間的關(guān)系如下圖所示：

現(xiàn)在對(duì)象名稱空間中有x、y和z共3個(gè)屬性(不考慮其它python內(nèi)部設(shè)置的屬性)，再通過對(duì)象名去訪問對(duì)象屬性，仍然會(huì)查找屬性，但對(duì)于這3個(gè)屬性的搜索不會(huì)進(jìn)一步搜索到類的名稱空間。但如果訪問對(duì)象中沒有的屬性，比如m和n，它們不存在于對(duì)象的名稱空間中，所以會(huì)搜索到類名稱空間。

print(s1.x) # 對(duì)象屬性333，搜索到對(duì)象名稱空間
print(s1.y) # 對(duì)象屬性444，搜索到對(duì)象名稱空間
print(s1.z) # 對(duì)象屬性555，搜索到對(duì)象名稱空間
s1.m() # 搜索到類名稱空間
s1.n() # 搜索到類名稱空間

對(duì)象與對(duì)象之間的名稱空間是完全隔離的，對(duì)象與類之間的名稱空間存在連接關(guān)系。所以，s1和s2中的x和y和z是互不影響的，誰也看不見誰。

但現(xiàn)在想要訪問類變量x、y，而不是對(duì)象變量，該怎么辦？直接通過類名的完全限定方式即可：

print(s1.x) # 輸出333，對(duì)象屬性，搜索到對(duì)象名稱空間
print(supcls.x) # 輸出3，類屬性，搜索到類名稱空間

因?yàn)閷?duì)象有了自己的名稱空間，就可以直接向這個(gè)名稱空間添加屬性或設(shè)置屬性。例如，下面為s1對(duì)象添加一個(gè)新的屬性，但并不是在類內(nèi)部設(shè)置，而是在類的外部設(shè)置：

s1.x = 3333 # 在外部設(shè)置已有屬性x
s1.var1 = "aaa" # 在外部添加新屬性var1

新屬性var1將只存在于s1，不存在于s2和類supcls中。

類屬性和對(duì)象屬性

屬于類的屬性稱為類屬性，即那些存在于類名稱空間的屬性。類屬性分為類變量和類方法。有些類方法無法通過對(duì)象來調(diào)用，這類方法稱為稱為靜態(tài)方法。

類似的，屬于對(duì)象名稱空間的屬性稱為對(duì)象屬性。對(duì)象屬性脫離類屬性，和其它對(duì)象屬性相互隔離。

例如：

class cls:
 x=3
 def f():
 y=4
 print(y)
 def m(self):
 self.z=3

上面的x、f、m都是類屬性，x是類變量，f和m是類方法，z是對(duì)象屬性。

• x可以通過類名和對(duì)象名來訪問。

• f沒有參數(shù)，不能通過對(duì)象來調(diào)用(通過對(duì)象調(diào)用時(shí)默認(rèn)會(huì)傳遞對(duì)象名作為方法的第一個(gè)參數(shù))，只能通過類名來調(diào)用，所以f屬于靜態(tài)方法。

• m可以通過對(duì)象名來調(diào)用，也可以通過類名來調(diào)用(但這很不倫不類，因?yàn)槟阋獋鬟f一個(gè)本來應(yīng)該是實(shí)例名稱的參數(shù))。

• z通過self設(shè)置，獨(dú)屬于每個(gè)self參數(shù)代表的對(duì)象，所以是對(duì)象屬性。

子類繼承時(shí)的名稱空間

子類和父類之間有繼承關(guān)系，它們的名稱空間也通過一種特殊的方式進(jìn)行了連接：子類可以繼承父類的屬性。

例如下面的例子，子類class childcls(supcls)表示childcls繼承了父類supcls。

class supcls():
 x = 3
 y = 4
 def m(self):
 x = 33
 self.x = 333
 self.y = 444
 self.z = 555
 def n(self):
 return self.x, self.y, self.z

class childcls(supcls):
 y = supcls.y + 1 # 通過類名訪問父類屬性
 def n(self):
 self.z = 5555

當(dāng)python解釋完這兩段代碼塊時(shí)，初始時(shí)的名稱空間結(jié)構(gòu)圖如下：

當(dāng)執(zhí)行完class childcls(supcls)代碼塊之后，子類childcls就有了自己的名稱空間。初始時(shí)，這個(gè)名稱空間中除了連接到父類supcls外，還有自己的類變量y和方法n()，子類中的方法n()重寫了父類supcls的方法n()。

因?yàn)橛凶约旱拿Q空間，所以可以訪問類屬性。當(dāng)訪問的屬性不存在于子類中時(shí)，將自動(dòng)向上搜索到父類。

print(childcls.x) # 父類屬性，搜索到父類名稱空間
print(childcls.y) # 子類自身屬性，搜索到子類名稱空間
print(childcls.z) # 錯(cuò)誤，子類和父類都沒有該屬性

當(dāng)創(chuàng)建子類對(duì)象的時(shí)候，子類對(duì)象的變量搜索規(guī)則：

• 子類對(duì)象自身名稱空間

• 子類的類名稱空間

• 父類的類名稱空間

例如，創(chuàng)建子類對(duì)象c1，并調(diào)用子類的方法n()：

c1 = childcls()
c1.n()

現(xiàn)在，子類對(duì)象c1、子類childcls和父類supcls的關(guān)系如下圖所示：

通過前面的說明，想必已經(jīng)不用過多解釋。

多重繼承時(shí)的名稱空間

python支持多重繼承，只需將需要繼承的父類放進(jìn)子類定義的括號(hào)中即可。

class cls1():
 ...

class cls2():
 ...

class cls3(cls1,cls2):
 ...

上面cls3繼承了cls1和cls2，它的名稱空間將連接到兩個(gè)父類名稱空間，也就是說只要cls1或cls2擁有的屬性，cls3構(gòu)造的對(duì)象就擁有(注意，cls3類是不擁有的，只有cls3類的對(duì)象才擁有)。

但多重繼承時(shí)，如果cls1和cls2都具有同一個(gè)屬性，比如cls1.x和cls2.x，那么cls3的對(duì)象c3.x取哪一個(gè)？會(huì)取cls1中的屬性x，因?yàn)橐?guī)則是按照(括號(hào)中)從左向右的方式搜索父類。

再考慮一個(gè)問題，如果cls1中沒有屬性x，但它繼承自cls0，而cls0有x屬性，那么，c3.x取哪個(gè)屬性。

在python中，父類屬性的搜索規(guī)則是先左后右，先深度后廣度，搜索到了就停止。

如下圖：

一般不建議使用多重繼承，甚至不少語言根本就不支持多重繼承，因?yàn)楹苋菀讕韺傩曰靵y的問題。

類自身就是一個(gè)全局屬性

在python中，類并沒有什么特殊的，它存在于模塊文件中，是全局名稱空間中的一個(gè)屬性。

例如，在模塊文件中定義了一個(gè)類cls，那么這個(gè)cls就是一個(gè)全局變量，只不過這個(gè)變量中保存的地址是類代碼塊所在數(shù)據(jù)對(duì)象。

# 模塊文件頂層
class cls():
 n = 3

而模塊本身是一個(gè)對(duì)象，有自己的模塊對(duì)象名稱空間(即全局名稱空間)，所以類是這個(gè)模塊對(duì)象名稱空間中的一個(gè)屬性，僅此而已。

另外需要注意的是，類代碼塊和函數(shù)代碼塊不一樣，涉及到類代碼塊中的變量搜索時(shí)，只會(huì)根據(jù)對(duì)象與類的連接、子類與父類的繼承連接進(jìn)行搜索。不會(huì)像全局變量和函數(shù)一樣，函數(shù)內(nèi)可以向上搜索全局變量、嵌套函數(shù)可以搜索外層函數(shù)。

例如：

# 全局范圍
x = 3
def f():
 print(x) # 搜索到全局變量x

class sup():
 # print(x) # 這是錯(cuò)的，不會(huì)搜索全局變量
 y = 3
 print(y) # 這是對(duì)的，存在類屬性y
 def m(self):
 # print(y) # 這是錯(cuò)的，不會(huì)搜索到類變量
 self.z = 4

class childcls(sup):
 # print(y) # 這是錯(cuò)的，不會(huì)搜索到父類

其實(shí)很容易理解為什么面向?qū)ο笠凶约旱乃阉饕?guī)則。對(duì)象和類之間是is a的關(guān)系，子類和父類也是is a的關(guān)系，這兩個(gè)is a是面向?qū)ο髸r(shí)名稱空間之間的連接關(guān)系，在搜索屬性的時(shí)候可以順著"這根樹"不斷向上爬，直到搜索到屬性。

__dict__就是名稱空間

前面一直說名稱空間，這個(gè)抽象的東西用來描述作用域，比如全局作用域、本地作用域等等。

在其他語言中可能很難直接查看名稱空間，但是在python中非常容易，因?yàn)橹灰菙?shù)據(jù)對(duì)象，只要有屬性，就有自己的__dict__屬性，它是一個(gè)字典，表示的就是名稱空間。__dict__內(nèi)的所有東西，都可以直接通過點(diǎn)"."的方式去訪問、設(shè)置、刪除，還可以直接向__dict__中增加屬性。

例如:

class supcls():
 x=3

class childcls(supcls):
 y=4
 def f(self):
 self.z=5

>>> c=childcls()
>>> c.__dict__.keys()
dict_keys([])

>>> c.f()
>>> c.__dict__
{'z': 5}

可以直接去增、刪、改這個(gè)dict，所作的修改都會(huì)直接對(duì)名稱空間起作用。

>>> c.newkey = "NEWKEY"
>>> c.__dict__["hello"] = "world"
>>> c.__dict__
{'z': 5, 'newkey': 'NEWKEY', 'hello': 'world'}

注意，__dict__表示的是名稱空間，所以不會(huì)顯示類的屬性以及父類的屬性。正如上面剛創(chuàng)建childcls的實(shí)例時(shí)，dict中是空的，只有在c.f()之后才設(shè)置獨(dú)屬于對(duì)象的屬性。

如果要顯示類以及繼承自父類的屬性，可以使用dir()。

例如：

>>> c1 = childcls()
>>> c1.__dict__
{}
>>> dir(c1)
['__class__', '__delattr__', '__dict__',
......
'f', 'x', 'y']

關(guān)于__dict__和dir()的詳細(xì)說明和區(qū)別，參見dir()和__dict__的區(qū)別。

__class__和__base__

前面多次提到對(duì)象和類之間有連接關(guān)系，子類與父類也有連接關(guān)系。但是到底是怎么連接的？

對(duì)象與類之間，通過__class__進(jìn)行連接：對(duì)象的__class__的值為所屬類的名稱
子類與父類之間，通過__bases__進(jìn)行連接：子類的__bases__的值為父類的名稱

例如：

class supcls():
 x=3

class childcls(supcls):
 y=4
 def f(self):
 self.z=5

c = childcls()

c是childcls類的一個(gè)實(shí)例對(duì)象：

>>> c.__class__

childcls繼承自父類supcls，父類supcls繼承自祖先類object：

>>> childcls.__bases__
(,)

>>> supcls.__bases__
(,)

查看類的繼承層次

下面通過__class__和__bases__屬性來查看對(duì)象所在類的繼承樹結(jié)構(gòu)。

代碼如下：

def classtree(cls, indent):
 print("." * indent + cls.__name__)
 for supcls in cls.__bases__:
 classtree(supcls, indent + 3)


def objecttree(obj):
 print("Tree for %s" % obj)
 classtree(obj.__class__, 3)


class A: pass
class B(A): pass
class C(A): pass
class D(B, C): pass
class E: pass
class F(D, E): pass

objecttree(B())
print("==============")
objecttree(F())

運(yùn)行結(jié)果：

Tree for <__main__.B object at 0x037D1630>
...B
......A
.........object
==============
Tree for <__main__.F object at 0x037D1630>
...F
......D
.........B
............A
...............object
.........C
............A
...............object
......E
.........object

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