静态类变量是否可能？

Question

静态类变量是否可能？是否有可能在python中有静态类变量或方法？这样做需要什么语法？

Answer 1

在类定义中声明但在方法内部未声明的变量是类或静态变量：

>>> class MyClass:...     i = 3...>>> MyClass.i3

正如@millerdev所指出的，这会创建一个类级i变量，但这与任何实例级i变量都不同，所以你可以拥有

>>> m = MyClass()>>> m.i = 4>>> MyClass.i, m.i>>> (3, 4)

这与C ++和Java不同，但与C＃没有什么不同，在C＃中，使用对实例的引用无法访问静态成员。

了解Python教程对类和类对象主题的看法。

@Steve Johnson已经回答了有关静态方法的问题，也在Python Library Reference的“内置函数”中进行了介绍。

class C:
    @staticmethod
    def f(arg1, arg2, ...): ...

@beidy建议使用类方法而不是static 方法，因为该方法接收类类型作为第一个参数，但我对这种方法相对于静态方法的优势仍然有点模糊。如果你也是，那么它可能并不重要。

Answer 2

@Blair Conrad说在类定义中声明的静态变量，但不在方法内部是类或“静态”变量：

>>> class Test(object):

...     i = 3

...

>>> Test.i

3

这里有一些问题。继续上面的例子：

>>> t = Test()

>>> t.i     # "static" variable accessed via instance

3

>>> t.i = 5 # but if we assign to the instance ...

>>> Test.i  # we have not changed the "static" variable

3

>>> t.i     # we have overwritten Test.i on t by creating a new attribute t.i

5

>>> Test.i = 6 # to change the "static" variable we do it by assigning to the class

>>> t.i

5

>>> Test.i

6

>>> u = Test()

>>> u.i

6           # changes to t do not affect new instances of Test

# Namespaces are one honking great idea -- let's do more of those!

>>> Test.__dict__

{'i': 6, ...}

>>> t.__dict__

{'i': 5}

>>> u.__dict__

{}

注意直接设置t.i属性时实例变量与“static”类变量的同步。这是因为在命名空间内重新绑定，这与命名空间不同。如果要更改“静态”变量的值，则必须在最初定义它的范围（或对象）内更改它。我把“静态”放在引号中，因为Python在C ++和Java的意义上并没有真正的静态变量。ititTest

虽然它没有说明有关静态变量或方法的任何内容，但Python教程提供了有关类和类对象的一些相关信息。

@Steve Johnson也回答了有关静态方法的问题，也在Python Library Reference的“内置函数”中进行了介绍。

class Test(object):

    @staticmethod

    def f(arg1, arg2, ...):

        ...

@beid还提到了classmethod，类似于staticmethod。classmethod的第一个参数是类对象。例：

class Test(object):

    i = 3 # class (or static) variable

    @classmethod

    def g(cls, arg):

        # here we can use 'cls' instead of the class name (Test)

        if arg > cls.i:

            cls.i = arg # would the the same as  Test.i = arg1

Answer 3

静态和类方法

正如其他答案所指出的那样，使用内置装饰器可以轻松完成静态和类方法：

class Test(object):

    # regular instance method:
    def MyMethod(self):
        pass

    # class method:
    @classmethod
    def MyClassMethod(klass):
        pass

    # static method:
    @staticmethod
    def MyStaticMethod():
        pass

像往常一样，第一个参数MyMethod()绑定到类实例对象。与此相反，第一个参数MyClassMethod()被绑定到类对象本身（例如，在这种情况下，Test）。因为MyStaticMethod()，没有任何参数被绑定，并且具有参数是可选的。

“静态变量”

然而，实现“静态变量”（好吧，可变的静态变量，无论如何，如果这不是一个矛盾......）并不是那么简单。正如米勒德夫在他的回答中指出的那样，问题在于Python的类属性并不是真正的“静态变量”。考虑：

class Test(object):
    i = 3  # This is a class attributex = Test()x.i = 12   # Attempt to change the value of the 
    class attribute using x instanceassert x.i == Test.i  # ERRORassert Test.i == 3    # Test.i was not affectedassert x.i == 12    
     # x.i is a different object than Test.i

这是因为该行x.i = 12添加了一个新的实例属性i，x而不是更改Testclass i属性的值。

部分预期的静态变量行为，即多个实例之间的属性同步（但不与类本身同步;请参阅下面的“gotcha”），可以通过将class属性转换为属性来实现：

class Test(object):

    _i = 3

    @property
    def i(self):
        return type(self)._i    @i.setter    def i(self,val):
        type(self)._i = val## ALTERNATIVE IMPLEMENTATION - FUNCTIONALLY EQUIVALENT TO ABOVE #### (except with separate methods for 
        getting and setting i) ##class Test(object):

    _i = 3

    def get_i(self):
        return type(self)._i    def set_i(self,val):
        type(self)._i = val

    i = property(get_i, set_i)

现在你可以这样做：

x1 = Test()x2 = Test()x1.i = 50assert x2.i == x1.i  # no errorassert x2.i == 50    # the property is synced

现在，静态变量将在所有类实例之间保持同步。

（注意：也就是说，除非一个类实例决定定义它自己的版本_i！但如果某人决定这样做，他们应该得到他们得到的，不是吗？）

请注意，从技术上讲，i它仍然不是一个“静态变量”; 它是一个property，它是一种特殊类型的描述符。但是，该property行为现在等同于在所有类实例中同步的（可变）静态变量。

不可变的“静态变量”

对于不可变的静态变量行为，只需省略propertysetter：

class Test(object):

    _i = 3

    @property
    def i(self):
        return type(self)._i## ALTERNATIVE IMPLEMENTATION - FUNCTIONALLY EQUIVALENT TO ABOVE #### (except with separate methods for 
        getting i) ##class Test(object):

    _i = 3

    def get_i(self):
        return type(self)._i

    i = property(get_i)

现在尝试设置实例i属性将返回AttributeError：

x = Test()assert x.i == 3  # successx.i = 12         # ERROR

一个要意识到的

需要注意的是，上述方法只适用于工作的情况下，你的类-他们不工作，使用类本身时。例如：

x = Test()assert x.i == Test.i  # ERROR# x.i and Test.i are two different objects:type(Test.i)  # class 'property'type(x.i)     # class 'int'

行assert Test.i == x.i产生一个错误，这是因为i的属性Test和x是两个不同的对象。

很多人会发现这令人惊讶。但是，它不应该。如果我们返回并检查我们的Test类定义（第二个版本），我们会注意到这一行：

    i = property(get_i)

显然，部件i的Test必须是一个property对象，该对象是对象的从返回的类型property的功能。

如果您发现上述情况令人困惑，您很可能仍会从其他语言（例如Java或c ++）的角度考虑它。您应该研究property对象，返回Python属性的返回顺序，描述符协议和方法解析顺序（MRO）。

我提出了以下'gotcha'的解决方案; 但是我会建议 - 强烈地 - 你不要尝试做以下事情，直到 - 至少 - 你彻底明白为什么assert Test.i = x.i会导致错误。

REAL，ACTUAL静态变量 -Test.i == x.i

我在下面提供（Python 3）解决方案仅供参考。我并不赞同它是一个“好的解决方案”。我怀疑是否真的需要在Python中模拟其他语言的静态变量行为。但是，无论它是否真的有用，下面应该有助于进一步理解Python的工作原理。

更新：这次尝试非常糟糕 ; 如果你坚持做这样的事情（提示：请不要; Python是一种非常优雅的语言，并且只是不需要像其他语言一样表现出来），请使用Ethan Furman的答案中的代码。

使用元类模拟其他语言的静态变量行为

元类是类的类。Python中所有类的默认元类（即我认为的Python 2.3之后的“新风格”类）type。例如：

type(int)  # class 'type'type(str)  # class 'type'class Test(): passtype(Test) # class 'type'

但是，您可以像这样定义自己的元类：

class MyMeta(type): pass

并将其应用到您自己的类中（仅限Python 3）：

class MyClass(metaclass = MyMeta):
    passtype(MyClass)  # class MyMeta

下面是我创建的元类，它试图模仿其他语言的“静态变量”行为。它基本上可以通过用版本替换默认的getter，setter和deleter来工作，这些版本检查所请求的属性是否是“静态变量”。

“静态变量”的目录存储在StaticVarMeta.statics属性中。最初尝试使用替代分辨率顺序来解析所有属性请求。我把它称为“静态分辨率顺序”或“SRO”。这是通过在给定类（或其父类）的“静态变量”集中查找所请求的属性来完成的。如果该属性未出现在“SRO”中，则该类将回退到默认属性get / set / delete行为（即“MRO”）。

from functools import wrapsclass StaticVarsMeta(type):
    '''A metaclass for creating classes that emulate the "static variable" behavior
    of other languages. I do not advise actually using this for anything!!!

    Behavior is intended to be similar to classes that use __slots__. However, "normal"
    attributes and __statics___ can coexist (unlike with __slots__). 

    Example usage: 

        class MyBaseClass(metaclass = StaticVarsMeta):
            __statics__ = {'a','b','c'}
            i = 0  # regular attribute
            a = 1  # static var defined (optional)

        class MyParentClass(MyBaseClass):
            __statics__ = {'d','e','f'}
            j = 2              # regular attribute
            d, e, f = 3, 4, 5  # Static vars
            a, b, c = 6, 7, 8  # Static vars (inherited from MyBaseClass, defined/re-defined here)

        class MyChildClass(MyParentClass):
            __statics__ = {'a','b','c'}
            j = 2  # regular attribute (redefines j from MyParentClass)
            d, e, f = 9, 10, 11   # Static vars (inherited from MyParentClass, redefined here)
            a, b, c = 12, 13, 14  # Static vars (overriding previous definition in MyParentClass here)'''
    statics = {}
    def __new__(mcls, name, bases, namespace):
        # Get the class object
        cls = super().__new__(mcls, name, bases, namespace)
        # Establish the "statics resolution order"
        cls.__sro__ = tuple(c for c in cls.__mro__ if isinstance(c,mcls))

        # Replace class getter, setter, and deleter for instance attributes
        cls.__getattribute__ = StaticVarsMeta.__inst_getattribute__(cls, cls.__getattribute__)
        cls.__setattr__ = StaticVarsMeta.__inst_setattr__(cls, cls.__setattr__)
        cls.__delattr__ = StaticVarsMeta.__inst_delattr__(cls, cls.__delattr__)
        # Store the list of static variables for the class object
        # This list is permanent and cannot be changed, similar to __slots__
        try:
            mcls.statics[cls] = getattr(cls,'__statics__')
        except AttributeError:
            mcls.statics[cls] = namespace['__statics__'] = set() # No static vars provided
        # Check and make sure the statics var names are strings
        if any(not isinstance(static,str) for static in mcls.statics[cls]):
            typ = dict(zip((not isinstance(static,str) for static in mcls.statics[cls]), map(type,mcls.statics[cls])))[True].__name__
                        raise TypeError('__statics__ items must be strings, not {0}'.format(typ))
        # Move any previously existing, not overridden statics to the static var parent class(es)
        if len(cls.__sro__) > 1:
            for attr,value in namespace.items():
                if attr not in StaticVarsMeta.statics[cls] and attr != ['__statics__']:
                    for c in cls.__sro__[1:]:
                        if attr in StaticVarsMeta.statics[c]:
                            setattr(c,attr,value)
                            delattr(cls,attr)
        return cls    def __inst_getattribute__(self, orig_getattribute):
        '''Replaces the class __getattribute__'''
        @wraps(orig_getattribute)
        def wrapper(self, attr):
            if StaticVarsMeta.is_static(type(self),attr):
                return StaticVarsMeta.__getstatic__(type(self),attr)
            else:
                return orig_getattribute(self, attr)
        return wrapper    def __inst_setattr__(self, orig_setattribute):
        '''Replaces the class __setattr__'''
        @wraps(orig_setattribute)
        def wrapper(self, attr, value):
            if StaticVarsMeta.is_static(type(self),attr):
                StaticVarsMeta.__setstatic__(type(self),attr, value)
            else:
                orig_setattribute(self, attr, value)
        return wrapper    def __inst_delattr__(self, orig_delattribute):
        '''Replaces the class __delattr__'''
        @wraps(orig_delattribute)
        def wrapper(self, attr):
            if StaticVarsMeta.is_static(type(self),attr):
                StaticVarsMeta.__delstatic__(type(self),attr)
            else:
                orig_delattribute(self, attr)
        return wrapper    def __getstatic__(cls,attr):
        '''Static variable getter'''
        for c in cls.__sro__:
            if attr in StaticVarsMeta.statics[c]:
                try:
                    return getattr(c,attr)
                except AttributeError:
                    pass
        raise AttributeError(cls.__name__ + " object has no attribute '{0}'".format(attr))
    def __setstatic__(cls,attr,value):
        '''Static variable setter'''
        for c in cls.__sro__:
            if attr in StaticVarsMeta.statics[c]:
                setattr(c,attr,value)
                break
    def __delstatic__(cls,attr):
        '''Static variable deleter'''
        for c in cls.__sro__:
            if attr in StaticVarsMeta.statics[c]:
                try:
                    delattr(c,attr)
                    break
                except AttributeError:
                    pass
        raise AttributeError(cls.__name__ + " object has no attribute '{0}'".format(attr))
    def __delattr__(cls,attr):
        '''Prevent __sro__ attribute from deletion'''
        if attr == '__sro__':
            raise AttributeError('readonly attribute')
        super().__delattr__(attr)
    def is_static(cls,attr):
        '''Returns True if an attribute is a static variable of any class in the __sro__'''
        if any(attr in StaticVarsMeta.statics[c] for c in cls.__sro__):
            return True
        return False