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Python字典在对象模型中的关键作用

2026-02-25 16:54:54 0浏览 收藏
Python字典(尤其是实例的`__dict__`)并非语法糖,而是CPython对象模型中真实存在的哈希表,直接承载着绝大多数用户自定义对象的属性存储、动态增删能力与访问性能;它深刻影响着`__slots__`的内存优化效果、描述符协议的实际行为、内置类型与C扩展对象的兼容性,甚至决定pickle序列化和调试排查的成败——理解`__dict__`的本质,就是揭开Python对象状态管理的核心机制。

Python dict 在对象模型中的作用

Python 对象底层其实共享一个 __dict__

几乎所有用户自定义类的实例,其属性存储都靠一个叫 __dict__ 的普通 dict 对象。它不是语法糖,是 CPython 对象模型里真实存在的哈希表——你每次写 obj.x = 1,本质就是往这个 __dict__ 里塞键值对。

这意味着:__dict__ 直接决定对象能否动态增删属性、是否支持任意键名、有没有属性访问开销。

  • 没定义 __slots__ 的类,每个实例都有独立的 __dict__,内存占用高但灵活
  • 用了 __slots__ 的类,实例不再有 __dict__(除非显式声明),属性名被硬编码进结构体,查属性快、省内存,但不能 obj.new_attr = ...
  • __dict__ 是可读可写的字典,你可以直接修改它:obj.__dict__['x'] = 99,效果等同于 obj.x = 99,但绕过了 __setattr__

为什么有时候 __dict__ 是空的或根本不存在

常见错误现象:AttributeError: 'SomeClass' object has no attribute '__dict__' 或打印出来是空 {},但属性明明能访问。

原因很实际:要么类用了 __slots__ 且没把 '__dict__' 加进去,要么对象是内置类型(如 intlist)或用 C 扩展写的类(比如 namedtuple 实例),它们压根不走 Python 层的字典机制。

  • 检查方式:用 hasattr(obj, '__dict__'),别直接访问
  • 想强制让 __slots__ 类支持动态属性?在 __slots__ 元组里加上 '__dict__',例如 __slots__ = ('x', 'y', '__dict__')
  • types.SimpleNamespace 这种“伪对象”倒是有 __dict__,但它只是个带字典的壳,和真正类实例的语义不同

dict 在描述符协议里的角色容易被忽略

当你定义了 @property__get__ 描述符,或者用了 dataclasses.field,这些特性背后依然依赖 __dict__ ——只不过控制权交给了描述符逻辑。真正的数据可能藏在 __dict__ 里(如 _x),也可能存在别的地方(如闭包、弱引用缓存)。

  • 描述符本身是类属性,存在类的 __dict__ 中;而它管理的实例数据,通常还是落在实例的 __dict__
  • 如果描述符是 non-data descriptor(只实现 __get__),而实例 __dict__ 里恰好有同名 key,那会优先取字典里的值,跳过描述符
  • 所以不要假设 “用了 @property 就不会进 __dict__”,得看具体实现——比如 dataclass 默认就把字段值塞进 __dict__

__dict__ 不等于改对象状态的全部

有些对象的状态根本不存 __dict__ 里,比如:threading.Lock 的底层锁状态、re.Pattern 编译后的字节码、numpy.ndarray 的 buffer 指针。这时候改 __dict__ 只是动了个空壳。

  • 判断依据:看类文档是否注明 “state is stored in C struct” 或类似描述
  • 调试时别只盯着 obj.__dict__ 看,配合 vars(obj)(安全版 __dict__)和 dir(obj),再查源码确认关键字段归属
  • 序列化(如 pickle)默认靠 __dict__,所以自定义 __reduce____getstate__ 才能正确保存 C 层状态

真正难的不是知道 __dict__ 存在哪,而是搞清某个具体类的设计者到底把什么放了进去、什么绕过去了——这得看源码,不是靠猜。

本篇关于《Python字典在对象模型中的关键作用》的介绍就到此结束啦,但是学无止境,想要了解学习更多关于文章的相关知识,请关注golang学习网公众号!

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