Why can't dataclasses have mutable defaults in their class attributes declaration?

场景还原

最近开发遇到一个问题是在python3.7的dataclass中不能使用可变的默认值，错误如下：

@dataclass
class Foo:
    bar: list = []

# ValueError: mutable default  for field a is not allowed: use default_factory

收到这种错误之后，修改为如下即可：

from dataclasses import (
  dataclass,
  field
)
@dataclass
class Foo:
    bar: list = field(default_factory=list)

深层解读

看起来我的问题在文档中得到了很清楚的回答（来自PEP 557，正如shmee所提到的）：
Python在类属性中存储默认成员变量值。考虑这个例子，不使用数据类：

class C:
    x = []
    def add(self, element):
        self.x.append(element)

o1 = C()
o2 = C()
o1.add(1)
o2.add(2)
assert o1.x == [1, 2]
assert o1.x is o2.x

请注意，类的两个实例按预期C共享相同的类变量x。

使用数据类，如果此代码有效：

@dataclass
class D:
    x: List = []
    def add(self, element):
        self.x += element

它会生成类似于的代码：

class D:
    x = []
    def __init__(self, x=x):
        self.x = x
    def add(self, element):
        self.x += element'

这与使用类的原始示例具有相同的问题C。也就是说，在创建类实例时D没有指定值x的两个类实例将共享相同的副本x。由于数据类只使用普通的Python类创建，因此它们也会共享此行为。数据类没有通用的方法来检测这种情况。相反，数据类将抛出一个TypeError，如果它检测类型的默认参数list，dict或set。这是一个部分解决方案，但它可以防止许多常见错误。