本系列文章译自Python之父 Guido van Rossum 的系列博客“The History of Python”。这个博客系列对我们理解Python及其演变很有帮助，经Guido同意，在这里翻译推荐给大家，希望大家喜欢，也请大家多多指教！
1. 问题
设计好用户自定义类的运行机制后（见上一篇），我需要确定类的句法，特别是方法定义句法。主要是我想让类的方法定义和一般函数定义保持一致，否则，就必须大动干戈，重构 Python 的基本语法和字节码生成器了。
不过，即使我能让方法定义句法保持一致，依然要解决实例变量的问题。
一开始，我想模仿 C++ 中的隐式引用。比如说，在 C++ 中，你可以这样定义一个类：
''class A {
'' public:
'' int x;
'' void spam(int y) {
'' printf("%d %d\n", x, y);
'' }
'' };
这个类的实例有一个变量 x，在其方法中，可以隐式地调用这个变量。比如，在 spam() 方法中，x 既不是方法的参数，也不是局部变量，但由于这个类声明了变量 x，所以可以直接指向实例变量。
不过我很快意识到，Python 是做不到这一点的。因为在一门不需要声明变量的语言中，找不到优雅的办法，来区分实例变量与局部变量。
2. 隐式调用实例变量的困难
理论上说，要获取实例变量的值是很容易的。Python 已经有一个变量搜索顺序：局部变量、全局变量、内置变量——它们各有一个字典，只需要按顺序查找过去就可以了。例如，我们运行一个函数，涉及局部变量 p 和全局变量 q，那么语句“print p, q”，就会先查找第一个字典，即局部变量，并在其中找到 p，由于没找到 q，便开始查找第二个字典，即全局变量。
把实例字典加到查找序列前面是很容易的。那么，如果我们运行一个涉及实例变量 x 和局部变量 y 的函数，语句“print x, y”就会先在实例变量中找到 x，然后在局部变量中找到 y。
不过，在给实例变量赋值时，这个思路就不行了。在 Python 中，给变量赋值并不会按顺序查找变量名，而是在查找顺序的第一个字典中直接添加变量或替换变量的值，一般来说，即局部变量。也就是说，变量是默认创建在局部作用域的（当然，可以通过全局声明来改变默认行为）。
如果不调整这种简单的赋值策略，只是将实例字典置于变量搜索顺序之前，就会导致无法给局部变量赋值。比如说，如下这个方法：
''def spam(y):
'' x = 1
'' y = 2
给 x 、 y 赋值的语句只会给实例变量 x 重新赋值，并增加一个实例变量 y，赋值为 2。
交换实例变量和局部变量的搜索顺序也是一样的，只是让我们无法赋值的对象改为实例变量而已。
另外，改变赋值语法：如果实例存在该变量，就赋值给实例，如果不存在，就赋值给局部变量——也是没用的，因为这会产生另一个问题：怎么增加实例变量呢？
一个可能的方案是，和全局变量一样，通过显式声明创建实例变量。不过，考虑到 Python 一直没有变量声明，我实在不想因为这个问题增加这个特性。而且，全局变量声明一般比较少用，而实例变量却几乎无处不在。
另一个可能的方案是，在词法上对实例变量进行区别，比如说，让实例变量前面都增加一个 @ （即Ruby采用的方法）或其它前缀等。
这两种方案我都毫无兴趣（至今依然如此）。
3. 采用显式调用
我打算放弃隐式引用的思路。在 C++ 之类的语言中，我们可以通过 this -> foo 来显式引用实例变量 foo（以免局部变量中有一个重名的 foo 的情况）。因此，我决定，实例变量必须显式引用。另外，我认为与其让当前对象（this）成为一个特殊关键词，不如直接让“this”（或者其它等义词）作为实例方法的第一个参数，这样，实例变量就可以作为这个参数的属性被引用。
采用显式引用后，就不用为类的方法定义设计特殊句法，也不用担心变量查找的复杂化。我们只需要定义一个方法，并把第一个参数设为实例自身，即“self”就可以了。比如说：
''def spam(self, y):
'' print self.x, y
我在 Modula-3 中见过类似思路——Python 的 import 和异常处理语法也借鉴自 Modula-3。Modula-3 没有类的概念，但可以创建包含指向已定义函数的指针的记录类型（record types），并提供语法糖，使我们可以在调用函数的时候引用记录的变量。比如 x 是记录的变量，m 是这个记录包含的函数指针，指向函数 f，那么，x.m(args) 就等价于 f(x, args)。
这样，我就完成了类与方法的实现，并可以通过方法的第一个参数的属性来调用实例变量。
剩下的就是一些细节设计了。
遵循一贯的简洁原则，我把类语句当成一系列的方法定义，句法上与函数一致，但一般会有“self”作为第一个参数。同时，为避免给特殊方法设计新句法（比如初始化方法或析构函数（destructors）），我决定让用户实现一些特殊命名的方法，比如 init、del 等。这种命名惯例来自 C语言，在 C语言中，带两个下划线前缀的变量名由编译器保留，通常有一些特殊意义（比如 FILE）。
这样，Python 中的类看起来就是如下代码：
''class A:
'' def __init__(self, x):
'' self.x = x
'' def spam(self, y):
'' print self.x, y
4. 类作为一个命名空间
在这里，我依然希望尽可能重用我之前的代码。
一般来说，定义一个函数就是创建一个可执行语句，并在当前命名空间创建一个指向函数对象的变量（变量名称即函数名称）。因此我想，与其设计一个全新的方法来处理类，不如直接把类看做一系列在新命名空间执行的语句。这个新命名空间的字典，就被用于初始化类字典并创建一个类对象。
从底层看，即把类变成一个匿名函数，所有语句都在其中执行，并将其局部变量字典作为结果返回。之后，这个字典被传递给一个创建类对象的辅助函数，辅助函数会把类对象存储于一个作用域中，类的名称就是这个作用域的名称。
因为类可以支持任意序列的有效语句，大家往往会觉得很神奇。其实 Python 的这个特性只是简化句法，不进行人为限制的直接结果而已。
最后一个细节就是实例化的句法。很多语言，比如 C++ 和 Java，都通过特殊操作符“new”来创建实例。在 C++ 中，因为类名在解析器中有一个特殊状态，这是可行的。但 Python 解析器不关心用户调用的什么类型的对象，因此，最好、最直接、不产生任何新句法的方案，就是让类对象本身可调用。
关于这一点，当时的我可能超越时代了——通过工厂函数创建实例现在已经很流行，而我当时即把类当做它自己的工厂。
5. 关于特殊方法
最后，简单提一下，我的一个主要目标，就是尽可能以简单的方式来实现类。在大多数面向对象语言中，都有一些只针对类的特殊操作符或特殊方法。比如在 C++ 中，有定义构造函数和析构函数的特殊句法，与定义常规函数或方法的句法不同。
而我真的不想为对象的特殊操作引入新句法，因此，我采用了一系列预定义的“特殊方法”，比如 init 和 del。用户可以通过实现这些方法来定义构造和析构过程。
同时，我也用这种方法来支持用户对 Python 操作符的行为进行自定义。如之前所说，Python 是用 C 语言实现的，并通过函数指针来实现内置对象行为（如“get attribute”、“add”、“call”等）。为使用户自定义类也可以有这些行为，我为这些函数指针也指定了一些特殊方法名称，比如 getattr、add、call 等。
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