Python 物件導向(OOP)：深入比較 self.、class. 與 self.class. 存取類別變數

by 儲蓄保險王 · 2025-08-10

在 Python 的物件導向設計中，類別變數是屬於類別本身的屬性，所有實例理論上會共享它。
以圓周率 PI 為例，它是一個適合作為類別層屬性的常數。
但是存取它的方式有很多種，常見的有三種：

self.PI
__class__.PI（或硬寫 ClassName.PI）
self.__class__.PI

這三種方法的差別主要體現在 屬性查找路徑 和 修改時的影響範圍。

範例類別

class Circle:
    PI = 3.14159  # 類別變數（所有實例共享）

    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius
    
    def area_with_self(self):
        return self.radius ** 2 * self.PI

    def area_with_class(self):
        return self.radius ** 2 * self.__class__.PI  # 動態取得類別屬性

class Circle:
    PI = 3.14159  # 類別變數（所有實例共享）

    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius
    
    def area_with_self(self):
        return self.radius ** 2 * self.PI

    def area_with_class(self):
        return self.radius ** 2 * self.__class__.PI  # 動態取得類別屬性

情境對比範例

c1 = Circle(2)
c2 = Circle(2)

# 在 c1 上建立實例自己的 PI 屬性
c1.PI = 3.0

print(c1.area_with_self())   # 12.0 → 用到 c1 自己的 PI
print(c2.area_with_self())   # 12.56636 → 用到類別層的 PI

print(c1.area_with_class())  # 12.56636 → 直接找類別層 PI（忽略實例上的 PI）
print(c2.area_with_class())  # 12.56636

# 修改類別層 PI
c1.__class__.PI = 3.0  #Circle.PI = 3.0

print(c1.area_with_class())  # 12.0 → 類別 PI 改了，全部實例受影響
print(c2.area_with_class())  # 12.0

c1 = Circle(2)
c2 = Circle(2)

# 在 c1 上建立實例自己的 PI 屬性
c1.PI = 3.0

print(c1.area_with_self())   # 12.0 → 用到 c1 自己的 PI
print(c2.area_with_self())   # 12.56636 → 用到類別層的 PI

print(c1.area_with_class())  # 12.56636 → 直接找類別層 PI（忽略實例上的 PI）
print(c2.area_with_class())  # 12.56636

# 修改類別層 PI
c1.__class__.PI = 3.0  #Circle.PI = 3.0

print(c1.area_with_class())  # 12.0 → 類別 PI 改了，全部實例受影響
print(c2.area_with_class())  # 12.0

輸出:

Python 物件導向(OOP)：深入比較 self.、__class__. 與 self.__class__. 存取類別變數 - 儲蓄保險王

用 self.PI、self.__class__.PI、Circle.PI
三種存取類別變數的方法:

# %%
class Circle:
    PI = 3.14159  # 類別變數（所有實例共享）

    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius
    
    # 1️⃣ 用 self.PI
    def area_with_self(self):
        return self.radius ** 2 * self.PI

    # 2️⃣ 用 self.__class__.PI
    def area_with_class(self):
        return self.radius ** 2 * self.__class__.PI

    # 3️⃣ 用 Circle.PI（硬指定父類別）
    def area_with_classname(self):
        return self.radius ** 2 * Circle.PI


class SpecialCircle(Circle):
    PI = 3.14  # 子類別改 PI 值


# 測試
c = SpecialCircle(2)

print("=== 預設情況（無實例覆蓋） ===")
print(c.area_with_self())       # 12.56 → 用子類別 PI（3.14）
print(c.area_with_class())      # 12.56 → 用子類別 PI（3.14）
print(c.area_with_classname())  # 12.56636 → 固定用父類別 PI（3.14159）

print("\n=== 實例覆蓋 PI ===")
c.PI = 3  # 在實例上新增同名屬性，覆蓋類別變數
print(c.area_with_self())       # 12 → 用實例 PI（3.0）
print(c.area_with_class())      # 12.56 → 仍用子類別 PI（3.14），不受實例覆蓋影響
print(c.area_with_classname())  # 12.56636 → 仍固定用父類別 PI（3.14159）

# %%
class Circle:
    PI = 3.14159  # 類別變數（所有實例共享）

    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius
    
    # 1️⃣ 用 self.PI
    def area_with_self(self):
        return self.radius ** 2 * self.PI

    # 2️⃣ 用 self.__class__.PI
    def area_with_class(self):
        return self.radius ** 2 * self.__class__.PI

    # 3️⃣ 用 Circle.PI（硬指定父類別）
    def area_with_classname(self):
        return self.radius ** 2 * Circle.PI


class SpecialCircle(Circle):
    PI = 3.14  # 子類別改 PI 值


# 測試
c = SpecialCircle(2)

print("=== 預設情況（無實例覆蓋） ===")
print(c.area_with_self())       # 12.56 → 用子類別 PI（3.14）
print(c.area_with_class())      # 12.56 → 用子類別 PI（3.14）
print(c.area_with_classname())  # 12.56636 → 固定用父類別 PI（3.14159）

print("\n=== 實例覆蓋 PI ===")
c.PI = 3  # 在實例上新增同名屬性，覆蓋類別變數
print(c.area_with_self())       # 12 → 用實例 PI（3.0）
print(c.area_with_class())      # 12.56 → 仍用子類別 PI（3.14），不受實例覆蓋影響
print(c.area_with_classname())  # 12.56636 → 仍固定用父類別 PI（3.14159）

輸出結果:

三種方式差異表

屬性查找順序圖:

self.__class__. 與另外兩種 (self.、ClassName.) 在實務中會有明顯區別的例子。

🔹 範例 1：繼承多型差異（self.__class__ vs ClassName）

# %%
class Circle:
    PI = 3.14159
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    def area_with_classname(self):
        return self.radius ** 2 * Circle.PI   # 固定父類別 PI

    def area_with_self_class(self):
        return self.radius ** 2 * self.__class__.PI  # 動態取當前類別 PI


class SpecialCircle(Circle):
    PI = 3.14  # 略微不同的 PI


c = SpecialCircle(2)
print(c.area_with_classname())   # 12.56636 → 用的是 Circle.PI（父類別值）
print(c.area_with_self_class())  # 12.56    → 用的是 SpecialCircle.PI（子類別值）

# %%
class Circle:
    PI = 3.14159
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    def area_with_classname(self):
        return self.radius ** 2 * Circle.PI   # 固定父類別 PI

    def area_with_self_class(self):
        return self.radius ** 2 * self.__class__.PI  # 動態取當前類別 PI


class SpecialCircle(Circle):
    PI = 3.14  # 略微不同的 PI


c = SpecialCircle(2)
print(c.area_with_classname())   # 12.56636 → 用的是 Circle.PI（父類別值）
print(c.area_with_self_class())  # 12.56    → 用的是 SpecialCircle.PI（子類別值）

輸出:

差異重點：

Circle.PI 寫死了父類別，子類別 PI 再怎麼改，方法也不會用到它
self.__class__.PI 會依照當前實例的實際類別抓對應的值，所以繼承場景更靈活
如果將來改類別名稱，也不必全局替換程式碼

🔹 範例 2：實例覆蓋差異（`self.` vs `self.class.`）

class Circle:
    PI = 3.14159
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    def area_with_self(self):
        return self.radius ** 2 * self.PI  # 先找實例屬性

    def area_with_self_class(self):
        return self.radius ** 2 * self.__class__.PI  # 永遠找類別層


c1 = Circle(2)
c2 = Circle(2)

c1.PI = 3.0  # 只針對 c1 建立 PI 實例屬性

print(c1.area_with_self())        # 12.0   → 用 c1 自己的 PI
print(c2.area_with_self())        # 12.56636 → 用類別層的 PI
print(c1.area_with_self_class())  # 12.56636 → 忽略 c1 的 shadow 屬性，取類別層值

class Circle:
    PI = 3.14159
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    def area_with_self(self):
        return self.radius ** 2 * self.PI  # 先找實例屬性

    def area_with_self_class(self):
        return self.radius ** 2 * self.__class__.PI  # 永遠找類別層


c1 = Circle(2)
c2 = Circle(2)

c1.PI = 3.0  # 只針對 c1 建立 PI 實例屬性

print(c1.area_with_self())        # 12.0   → 用 c1 自己的 PI
print(c2.area_with_self())        # 12.56636 → 用類別層的 PI
print(c1.area_with_self_class())  # 12.56636 → 忽略 c1 的 shadow 屬性，取類別層值

輸出:

差異重點：

self.PI → 容易被實例自己的屬性遮蔽（shadowing）
self.__class__.PI → 永遠取當前類別的屬性，不會被實例屬性干擾

✅ 為什麼推薦 `self.class.` 存取類別變數

繼承安全 → 子類別覆寫同名屬性會自動適配
名稱變更免煩惱 → 改類別名稱不必全局替換程式碼
避免 shadowing 問題 → 不怕實例意外創建同名屬性干擾讀值

圖解：屬性查找與修改影響

以下示意圖展示了三種寫法在查找與修改上的行為差異：

self.PI
   │
   ├─> [實例屬性字典] → 找到就用
   │
   └─> [類別屬性字典] → 找不到才用

 ClassName.PI / __class__.PI
   │
   └─> [指定類別屬性字典] → 忽略實例屬性  

 self.__class__.PI
   │
   ├─> self.__class__（實例的實際類別）
   └─> [該類別屬性字典] → 忽略實例屬性

self.PI
   │
   ├─> [實例屬性字典] → 找到就用
   │
   └─> [類別屬性字典] → 找不到才用

 ClassName.PI / __class__.PI
   │
   └─> [指定類別屬性字典] → 忽略實例屬性  

 self.__class__.PI
   │
   ├─> self.__class__（實例的實際類別）
   └─> [該類別屬性字典] → 忽略實例屬性