为什么Python需要结构体？

在C/C++等语言中，结构体(struct)用于将不同类型的数据组合成一个整体。Python作为动态类型语言，虽然没有内置的结构体类型，但提供了多种方式来实现类似功能。

本文将详细讲解Python中表示结构体的4种主要方法，并通过实际示例展示它们的用法和优缺点。

1. 使用字典(dict)

字典是Python中最灵活的数据结构之一，可以轻松表示结构体。

基本用法

# 创建结构体
person = {
    "name": "张三",
    "age": 30,
    "email": "zhangsan@example.com"
}

# 访问字段
print(person["name"])  # 输出: 张三

# 修改字段
person["age"] = 31

# 添加新字段
person["address"] = "北京市朝阳区"

优点与缺点

2. 使用类(class)

通过定义类可以创建自定义类型，这是面向对象编程中表示结构体的自然方式。

基本用法

class Person:
    def __init__(self, name, age, email):
        self.name = name
        self.age = age
        self.email = email

# 创建实例
p = Person("李四", 25, "lisi@example.com")

# 访问属性
print(p.name)  # 输出: 李四

# 修改属性
p.age = 26

# 添加新属性
p.address = "上海市浦东新区"

优点与缺点

3. 使用命名元组(namedtuple)

命名元组来自collections模块，是不可变的轻量级数据结构。

基本用法

from collections import namedtuple

# 定义命名元组类型
Person = namedtuple('Person', ['name', 'age', 'email'])

# 创建实例
p = Person("王五", 35, "wangwu@example.com")

# 访问字段
print(p.name)  # 输出: 王五

# 不可变性
try:
    p.age = 36  # 会引发AttributeError
except AttributeError as e:
    print(e)

优点与缺点

4. 使用dataclass(Python 3.7+)

dataclasses模块提供了装饰器来自动生成特殊方法，简化类的创建。

基本用法

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Person:
    name: str
    age: int
    email: str = "unknown@example.com"  # 默认值

# 创建实例
p = Person("赵六", 40, "zhaoliu@example.com")

# 访问字段
print(p.name)  # 输出: 赵六

# 修改字段
p.age = 41

# 自动生成的方法
print(p)  # 输出: Person(name='赵六', age=41, email='zhaoliu@example.com')

优点与缺点

方法对比总结

如何选择合适的方法

根据项目需求选择最合适的结构体表示方法：

• 快速原型开发：使用字典(dict)最方便
• 需要添加方法：使用类(class)最合适
• 只读配置数据：命名元组(namedtuple)最佳
• 现代Python项目：dataclass是首选方案