Python 属性与方法详解

在 Python 类中，属性分为类属性、实例属性和方法属性（包括实例方法、类方法、静态方法）。以下是全面解析：

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一、类属性 (Class Attribute)

• 定义位置：类内部，所有方法之外

• 存储位置：类自身（__dict__）

• 特点：所有实例共享同一份数据

• 内存分配：仅在类定义时创建一次

• 访问方式：类名.属性 或 实例.属性

  class Config:
      # 类属性
      API_KEY = "A1B2C3"  
      COUNT = 0
  
      def __init__(self):
          Config.COUNT += 1  # 修改类属性
  
  # 访问
  print(Config.API_KEY)  # A1B2C3
  conf1 = Config()
  conf2 = Config()
  print(conf1.COUNT)     # 2 (所有实例共享)
  print(conf2.COUNT)     # 2

  二、实例属性 (Instance Attribute)

• 定义位置：通常在 __init__ 方法中

• 存储位置：实例自身（__dict__）

• 特点：每个实例独立拥有自己的副本

• 内存分配：每次实例化时创建

  class User:
      def __init__(self, name):
          # 实例属性
          self.name = name  
          self.id = id(self)  # 每个实例唯一
  
  alice = User("Alice")
  bob = User("Bob")
  
  print(alice.name)  # Alice
  print(bob.name)    # Bob (独立存储)
  print(alice.id == bob.id)  # False

  三、方法属性 (Method Types)

  1. 实例方法 (Instance Method)

• 定义：第一个参数为 self（指向实例）

• 调用：必须通过实例调用

• 用途：操作实例属性

  2. 类方法 (Class Method)

• 装饰器：@classmethod

• 定义：第一个参数为 cls（指向类）

• 调用：可通过类或实例调用

• 用途：操作类属性或创建工厂方法

class Logger:
    log_level = "INFO"
    
    @classmethod
    def set_level(cls, level):
        cls.log_level = level  # 修改类属性
    
    @classmethod
    def from_dict(cls, config):
        # 工厂方法创建实例
        return cls(config.get("level"))

# 通过类调用
Logger.set_level("DEBUG")
print(Logger.log_level)  # DEBUG

# 通过实例调用
logger = Logger()
logger.set_level("WARNING")

3. 静态方法 (Static Method)

• 装饰器：@staticmethod

• 定义：无 self 或 cls 参数

• 调用：可通过类或实例调用

• 用途：工具函数（与类相关但无需访问属性）

  class MathUtils:
      @staticmethod
      def add(a, b):
          return a + b
      
      @staticmethod
      def circle_area(radius):
          return 3.14 * radius ** 2
  
  # 无需实例化
  print(MathUtils.add(3, 5))  # 8
  print(MathUtils.circle_area(2))  # 12.56
  
  # 实例也可调用
  calc = MathUtils()
  calc.add(10, 20)  # 30

  关键对比表

  特性	类属性	实例属性	实例方法	类方法	静态方法
  定义位置	类内部顶层	__init__中	类内部	类内部+装饰器	类内部+装饰器
  访问权限	类/实例	仅实例	需实例	类/实例	类/实例
  首参数	无	无	self	cls	无
  修改影响范围	全局共享	仅当前实例	实例状态	类级别	无状态影响
  内存占用	1份/类	1份/实例	1份/类	1份/类	1份/类
  典型用途	全局配置	对象特征	对象行为	工厂方法	工具函数

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  特殊场景解析

  1. 动态添加属性

  class Dog:
      pass
  
  # 动态添加类属性
  Dog.species = "Canine"
  
  # 动态添加实例属性
  d = Dog()
  d.name = "Buddy"  # 仅影响当前实例

  2. 属性覆盖规则

  class Test:
      value = "类属性"  # 类属性
      
      def __init__(self):
          self.value = "实例属性"  # 同名实例属性
  
  t = Test()
  print(t.value)       # "实例属性"（实例优先）
  print(Test.value)    # "类属性"

  3. 方法绑定机制

  class Demo:
      def method(self):
          pass
  
  d = Demo()
  print(d.method)      # <bound method Demo.method of <__main__.Demo object>>
  print(Demo.method)   # <function Demo.method at 0x...> (未绑定)

  最佳实践建议

• 类属性：用于常量、计数器等全局数据

• 实例属性：存储对象状态（始终在 __init__ 中初始化）

• 实例方法：90% 场景下的默认选择

• 类方法：实现替代构造器（工厂模式）

• 静态方法：组织工具函数（避免污染全局命名空间）

• 避免陷阱：

  • 不要用可变对象（如列表）作为类属性的默认值

  • 修改类属性时使用 类名.属性 而非 实例.属性

    # 错误示范（类属性陷阱）
    class Team:
        members = []  # 所有实例共享同一列表！
    
    t1 = Team()
    t1.members.append("Alice")
    t2 = Team()
    print(t2.members)  # ["Alice"] 😱
    
    # 正确做法
    class CorrectTeam:
        def __init__(self):
            self.members = []  # 每个实例独立列表