Pythonにおいてクラスが持つ属性をインスタンスから呼び出せない理由

Question

質問

Pythonでは、x.yと書いた場合、xのオブジェクトツリーを探索し、属性yを探すと書籍で学びました。（見つからない場合は「AttributeErrorとなる」とありました。）

その際、以下のコードにおいてクラスAが備える変数numはインスタンスxから参照できるのに対し、同じくクラスAが備える__base__が参照できない理由が分からず困っています。

class A():
    num = 500 

x = A()
print(hasattr(A,"num")) #⇒ True
print(hasattr(x,"num")) #⇒ True

print(hasattr(A,"__base__")) #⇒ True
print(hasattr(x,"__base__")) #⇒ False(numと同じくクラスが備えているはずなのにFalseの理由が分からず…)

print(x.num) #⇒ 500
print(x.__base__) #AttributeError: 'A' object has no attribute '__base__'(numと同じくクラスが__base__を備えているはずなのにエラー)

調べたこと

この事象と関係あるかは分かりませんが、調べていたところ公式ドキュメントに

属性アクセスのデフォルトの振る舞いは、オブジェクトの辞書の属性の取得、設定、削除です。例えば a.x は、まず a.dict['x']、それから type(a).dict['x']、さらに type(a) のメソッド探索順序に従ったさらなる探索へと連鎖します。
デスクリプタ HowTo ガイド

とありました。
そこで、今回はx.__base__でAttributeErrorが発生したため、試しに以下の書き方をしてみました。

class A():
    num = 500 

x = A()
print(A.__base__) #⇒ <class 'object'> 
print(type(x).__base__) #⇒ <class 'object'>
print(type(x).__dict__['__base__']) #⇒ KeyError: '__base__'

type(x).__dict__['__base__']はエラーとなりました。
たしかにtype(x).__dict__の中を覗くと__base__は存在しません。

class A():
    num = 500 

x = A()
print(type(x).__dict__.keys()) #⇒ dict_keys(['__module__', 'num', '__dict__', '__weakref__', '__doc__'])

これは、以下の理解でよいのでしょうか。
・xは__base__を備えていないため、クラスオブジェクト及びクラスが継承するオブジェクトが__base__を備えていないか探索していく
・探索では、オブジェクトの__dict__の中を探していく
・今回、クラスAは__base__を備えているが、それは__dict__の中には存在しないため、見つからなかったことになる。
・クラスAは、クラスObjectを継承しているため、Objectの__dict__の中にも__base__があるか探すが、存在せず見つからなかったことになる。
・クラスObjectの__dict__まで探して見つからなかったので、これ以上探索先は無い（※）ため、AttributeErrorで終了する。
（※）xが__getattr__を備えている場合はそれを呼び出す。

単純すぎる理解と承知の上ですが、この程度しか思いつかず申し訳ありません。
初歩的な質問で大変恐縮ですが、冒頭のコードでx.__base__がAttributeErrorになってしまう理由を教えていただけますと幸いです。
よろしくお願いいたします。

Comments

[melian]

Why does getting a class property from an instance raise an AttributeError?
https://stackoverflow.com/a/70593783

[quickquip]

> Pythonでは、x.yと書いた場合、xのオブジェクトツリーを探索し、属性yを探すと書籍で学びました。
これは正確な引用ですか? 「オブジェクトツリー」はその本ではどのように説明されていますか?（Pythonの公式な用語として存在します??）

[exnjinia]

コメントありがとうございます。
「オブジェクトツリー」の説明箇所を引用します。書籍は「初めてのPython（オライリー）」です。

> <オブジェクト>.<属性>の<オブジェクト>の部分に、クラスを基に作られるオブジェクトを指定すると、以下で説明する「オブジェクトのツリー」の中から指定の属性が検索されることになります（該当する属性が1つ見つかれば検索は終了します）。
> オブジェクトのツリーは、たとえば、図22-1のようなものになります。

（※）「図22-1」について
説明用のオブジェクトであるC1・C2・C3・I1・I2の関係を示したていました。文字にすると以下のようなものでした。
・クラスオブジェクト C3（属性wとzを持つ）
・クラスオブジェクト C2（C3と同じく属性wとzを持つ）
・クラスオブジェクト C1（C2とC3を継承。属性xとyを持つ）
・インスタンスオブジェクト　I1（C1から生成したインスタンス）
・インスタンスオブジェクト　I2（I1と同じくC1から生成したインスタンス）

> 図22-1に示したようなオブジェクトツリーを実際に作成し、以下のようなコードを書いたとします。
I2.w
これは、<オブジェクト>.<属性>というかたちの式の例です。この式により、図22-1のオブジェクトツリーの中から属性が検索されます。ここでは、インスタンスI2か、その上に位置するオブジェクトの中から属
性wが検索されるわけです。検索は、ツリーの下に位置するオブジェクトほど先に行われるので、オブジェ
クトを検索の対象となる順に並べると以下のようになります。
I2, C1, C2, C3

Answer 1

https://docs.python.org/ja/3.11/reference/datamodel.html#invoking-descriptors

例えば、 a.x による属性の検索では、まず a.__dict__['x'] 、次に type(a).__dict__['x'] 、そして type(a) の基底クラスでメタクラスでないものに続く、といった具合に連鎖が起こります。

https://docs.python.org/ja/3.11/reference/datamodel.html#the-standard-type-hierarchy

以下に説明する型のいくつかには、 '特殊属性 (special attribute)' を列挙した段落があります。これらの属性は実装へのアクセス手段を提供するもので、一般的な用途に利用するためのものではありません。特殊属性の定義は将来変更される可能性があります。

https://docs.python.org/ja/3.11/reference/datamodel.html#custom-classes

クラスは辞書オブジェクトで実装された名前空間を持っています。クラス属性の参照は、この辞書に対する探索 (lookup) に翻訳されます。例えば、 C.x は C.__dict__["x"] に翻訳されます

デスクリプタ (descriptor) の実装 節を参照すると、また別の理由でクラスから取り出した属性と実際に __dict__ に保存されているものが異なることがあるのが分かります。

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クラスオブジェクトの特殊属性は__dict__に納められていません。（もしくは、納められていないものにアクセスできるから特殊属性と呼ばれる、と考えてもいいかもしれません）

インスタンスに対するa.xの探索は

まず a.__dict__['x'] 、次に type(a).__dict__['x']

と明記されています。type(a).x ではないため、「__dict__に納められていない特殊属性」がインスタンスからアクセスできないことは不思議ではないです。

__base__はPython言語仕様としては定められていない特殊属性のようです。
https://docs.python.org/ja/3.11/c-api/typeobj.html
以外に記載はないようなので、CPythonでだけ期待される特殊属性みたいです。
（ただPyPyではアクセス可能でしたが）

Comments

[exnjinia]

回答ありがとうございます。疑問が解けました。

Answer 2

こうして作ったオブジェクトのことを「インスタンス（instance）」と言います。 drift hunters