Python：__dict__ 詳解

在 Python 中，無論是模塊、類還是對象，都擁有一個用于存放名稱與值綁定關系的內部字典——__dict__。它不僅是反射（reflection）機制的核心支點，也體現了 Python 語言“命名即綁定”的動態特性。

要真正理解命名空間的運行邏輯、作用域的生命周期、屬性查找的過程，就必須深入理解 __dict__ 的工作方式。

一、__dict__ 的定義與基本作用

__dict__ 是一個內置屬性，用于保存對象可寫屬性的映射關系。

換言之，它是對象的命名空間存儲容器（namespace storage）。

語法：

object.__dict__

類型：

對于普通實例對象（instance）與模塊：類型為 dict

對于類對象：為 mappingproxy（只讀映射視圖）

主要功能：

顯示對象當前的全部屬性及其對應值。

作為反射接口，支持動態增刪改屬性。

反映命名空間的即時狀態。

示例：

# 輸出：{'name': '艾婉婷'}

這意味著對象屬性在底層被記錄在一個普通字典中。

二、命名空間與生命周期

Python 中的每個命名空間（namespace）都是一個映射表，它記錄了名稱與對象的綁定關系。這些命名空間的存在與消亡，決定了變量的生命周期（lifecycle）。

（1）命名空間的層級

模塊級命名空間：由模塊的 __dict__ 表示。

類級命名空間：由類的 __dict__（mappingproxy）表示。

實例級命名空間：由實例對象的 __dict__ 表示。

（2）生命周期特征

模塊的 __dict__ 在模塊導入時創建，解釋器退出時銷毀。

類的 __dict__ 在類定義執行完畢時創建，類對象被回收時銷毀。

實例的 __dict__ 在對象構造（__init__ 調用）時生成，__del__ 或引用計數歸零時銷毀。

命名空間的銷毀伴隨字典內容的釋放，字典中引用的對象引用計數隨之減少。

三、類、實例與模塊的 __dict__

（1）模塊的 __dict__

保存模塊中定義的所有變量、函數、類等：

print(math.__dict__.keys())  # 查看 math 模塊命名空間

（2）類的 __dict__

保存類屬性與方法定義，但返回值為 mappingproxy，防止直接修改：

print(A.__dict__)  #

如果想修改類屬性，需通過類對象直接賦值：

A.x = 99

（3）實例的 __dict__

僅保存實例自身定義的屬性（而非繼承的）：

print(a.__dict__)  # {'y': 123}

四、動態反射與運行時修改

__dict__ 的一個強大用途是動態反射，它允許我們在運行時讀取、修改對象屬性，而無需提前定義。

print(cfg.version)  # 輸出：1.0

這種機制在框架（如 Django、Flask）和元編程中非常常見。例如 ORM 模型會根據數據庫字段動態生成類屬性。

注意：

直接修改 __dict__ 雖然可行，但在復雜對象中（如使用 __slots__ 或 C 擴展類型）可能被禁用。

五、__dict__ 與屬性查找機制

對象屬性訪問的底層邏輯可簡化為：

1、優先查找實例 __dict__。

2、若不存在，則向類 __dict__ 查找。

3、若仍未找到，則沿繼承鏈（MRO）繼續上溯。

print(c.x)  

查找路徑（邏輯順序）：

c.__dict__ → Child.__dict__ → Base.__dict__

這種層級式查找正是 Python 動態綁定的基礎。

六、生命周期與內存管理的隱含邏輯

理解 __dict__ 的生命周期，可以更好地掌握 Python 對象的內存行為。

（1）命名綁定與引用計數

每一次名稱綁定都會在 __dict__ 中記錄一條引用。

當名稱解除綁定（del 或命名空間銷毀）時，引用計數減 1。

（2）命名空間銷毀

當命名空間（模塊、類、對象）被釋放時，其 __dict__ 同步銷毀。

若其中的對象仍有外部引用，則其生命周期繼續。

（3）循環引用

若 __dict__ 中對象互相引用，Python 的垃圾回收器（gc 模塊）會檢測并清理。

示例：

gc.collect()  # 強制回收循環引用對象

七、注意事項與最佳實踐

（1）與其他機制的關系

（2）不要在普通業務邏輯中頻繁直接操作 __dict__。

（3）若需要動態注入屬性，應使用 setattr() / getattr()。

（4）避免修改類的 __dict__，可通過類定義或裝飾器管理。

（5）若追求性能或內存控制，可考慮 __slots__ 機制。

小結

__dict__ 是 Python 對象體系的核心結構之一，它既是命名空間的載體，也是動態語言反射機制的根基。

通過理解 __dict__，我們就能理解：

命名綁定如何發生。

屬性如何查找。

對象如何隨命名空間生命周期而消亡。

__dict__ 是對象存在的“記憶體”，記錄了 Python 世界中每一個名稱的來龍去脈。理解 __dict__ 是掌握 Python 對象模型和動態特性的基礎。

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