ゼロから作るDeep Leaningのクラスのコンストラクタの挙動

Question

質問

ゼロから作るDeep Leaningの第五章
5.4.1 乗算レイヤの実装
のclass MulLayerのinit関数で、

class MulLayer:
    def __init__(self):
        self.x = None
        self.y = None

となっている理由は何ですか？

疑問

init関数ではインスタンス変数であるxとyの初期化を行っていると思うのですが、この必要性を感じません。
どうせなら、init関数にx,yを渡して

def __init__(self, x, y):
    self.x = x
    self.y = y

のようにすればいいいじゃない？と思います。
ちなみに、AddLayerの方では、init関数はpassだけとなっています。
MulLayerでpassとしても、同じように動きました。
他にもいろいろなクラスのinit関数で

self.hoge = None

なる初期化をしていますが、なぜなのでしょうか？

(p.s.) teratailでの質問は初めてなので、質問の仕方がおかしければご指摘願います。悪しからず。

Answer 1

落ち穂拾いとして。

p134に

加算ノードの逆伝播は入力信号を次のノードへ出力するだけなので、図5 - 11 のよ うに、1.3 を次のノードへと流します。

p135に

乗算の逆伝播では、順伝播のときの入力信号の値が必要になります。そのため、乗算 ノードの実装時には、順伝播の入力信号を保持します。

と書いてあるはずです。

加算ノードの逆伝播は加算した値を覚えておく必要がない
乗算ノードの逆伝播は乗算した値を覚えておく必要がある

ことが

AddLayerはインスタンス変数を持つ必要がない
MulLayerはインスタンス変数を持つ必要がある

という違いを生んでいます。

性質が違うものを比較して

ちなみに、AddLayerの方では、init関数はpassだけとなっています。

と言っても意味がないです。違うものなのですから。

---

どうせなら、init関数にx,yを渡して

(略)
のようにすればいいいじゃない？と思います。

は論外です。インスタンス化の時点=順伝播より前に足したり掛けたりする数値が分かってるということは入力が定数だということです。

Comments

[MycoChild]

ありがとうございました！

Answer 2

初期化をしていますが、なぜなのでしょうか？

属性はオブジェクトを作成した段階で定義しておくことが、設計上好ましいからという理由になります。
今回の場合、x, y という属性は MulLayer が持っているべき属性なので、__init__(self) 内で定義します。その時点でいれるべき値がない場合は None で初期化する場合が多いです。
コードの可読性の面でもいろんなメソッド内で属性が定義されているよりも __init__(self) 内でそのクラスがもつ属性がまとめて定義されていたほうがわかりやすいです。

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__init__(self) 以外の関数で属性を定義した場合、その関数を呼ぶより前にその属性にアクセスした場合、AttributeError エラーになります。
一方、__init__(self) はオブジェクトを作成した際に必ず呼ばれるので、そこで属性を定義しておけば、オブジェクトを作成した段階でその属性が存在していることになります。

class MyClass:
    def __init__(self):
        self.a = None
    
    def func():
        self.b = 1  # ここで初めて属性 b が定義される

inst = MyClass()

# MyClass を作った段階で `a` という属性は定義されている
print(inst.a)  # None
# func() を呼ぶまで属性 `b` は定義されていないのでエラーになる。
print(inst.b)
# AttributeError: 'MyClass' object has no attribute 'a'