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Python类变量与实例变量深度解析：从存储机制到实战应用

悠悠楠杉

2025-07-11

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07/11

在Python面向对象编程中，类变量（Class Variable）和实例变量（Instance Variable）的区分是理解对象模型的关键。许多开发者在使用时容易混淆二者的行为差异，本文将带你彻底掌握它们的本质区别。

一、定义与基础差异

python
class Employee:
company = "TechCorp" # 类变量

def __init__(self, name):
    self.name = name  # 实例变量

当实例访问某个属性时，Python会按照MRO（方法解析顺序）进行查找：实例自身 → 类 → 父类。

通过内存地址观察差异：

python
e1 = Employee("Alice")
e2 = Employee("Bob")

print(id(e1.company)) # 输出类变量地址
print(id(e2.company)) # 输出相同地址
print(id(Employee.company)) # 同上

e1.company = "NewCorp" # 实际创建了实例变量
print(id(e1.company)) # 新地址

关键发现：
- 初始时所有实例共享类变量的同一内存地址
- 对类变量赋值时会动态创建实例变量（即"遮蔽"现象）

当类变量是可变类型（如列表）时，会出现意外行为：

python
class Team:
members = []

def add_member(self, name):
    self.members.append(name)

t1 = Team()
t2 = Team()
t1.add_member("Alice")
print(t2.members) # 输出 ['Alice']

这是因为所有实例共享同一个列表对象。正确的做法应该是：

python def __init__(self): self.members = [] # 实例变量

配置共享：
使用类变量存储所有实例共享的配置项
python class Database: _config = { 'timeout': 30, 'retries': 3 }
实例计数器：python
class User:
count = 0
def init(self):
User.count += 1
描述符协议：
通过类变量实现属性控制python
class ValidatedAttribute:
def set_name(self, owner, name):
self.name = name
def set(self, instance, value):
if not isinstance(value, int):
raise ValueError
instance.dict[self.name] = value

频繁访问的只读数据适合作为类变量
需要实例隔离的数据必须使用实例变量
使用__slots__优化大量实例的内存使用
python class Optimized: __slots__ = ['x', 'y'] # 禁用__dict__ class_var = 42

理解类变量和实例变量的区别，是掌握Python对象模型的重要里程碑。在实际开发中，应根据数据的使用场景和生命周期合理选择存储方式，既要避免内存浪费，也要防止数据污染。

关键总结：类变量是类的"全局变量"，实例变量是对象的"私有存储"；修改类变量会影响所有实例，除非实例已创建同名变量。

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