是否可以让“type”的输出返回不同的类？

Posted 2023-02-23

【中文标题】是否可以让“type”的输出返回不同的类？

【英文标题】：Is it possible to make the output of `type` return a different class?

【发布时间】：2019-11-14 16:22:37

【问题描述】：

所以免责声明：this question 激起了我的好奇心，我问这个纯粹是为了教育目的。我想这对 Python 大师来说是一个更大的挑战！

是否可以让type(foo) 的输出返回与实际实例类不同的值？即它可以冒充冒名顶替者并通过诸如type(Foo()) is Bar之类的检查吗？

@juanpa.arrivillaga 建议在实例上手动重新分配__class__，但这会改变所有其他方法的调用方式。例如

class Foo:
    def test(self):
        return 1

class Bar:
    def test(self):
        return 2


foo = Foo()
foo.__class__ = Bar
print(type(foo) is Bar)
print(foo.test())

>>> True
>>> 2

所需的输出将是True、1。即type中返回的类与实例不同，实际类中定义的实例方法仍然被调用。

【问题讨论】：

您只想为特定实例foo 执行此操作，还是为整个Foo 类执行此操作？

我越想这个，我就越觉得不可行。您可以通过使用抽象基类和__subclasscheck__ 创建一个模拟类来模拟使用isinstance。但使用type 和is.... 不确定

@Barmar 可能只是一个例子。我很好奇特定实例是否可以操纵从type 返回的结果。

@juanpa.arrivillaga 我也是。可能会开始深入研究type 方法的实际实现，以证明它是否不可能。

【参考方案1】：

否 - __class__ 属性是有关所有 Python 对象布局的基本信息，如在 C API 级别本身“可见”。这就是调用type 所检查的内容。

这意味着：每个 Python 对象在其内存布局中都有一个插槽，其中包含单个指针的空间，指向作为该对象类的 Python 对象。

即使您使用 ctypes 或其他方式来覆盖对该插槽的保护并从 Python 代码中更改它（因为使用 = 修改 obj.__class__ 在 C 级别受到保护），更改它会有效地更改对象类型： __class__ 插槽中的值是对象的类，在您的示例中，test 方法将从那里的类（Bar）中选取。

但是这里有更多信息：在所有文档中，type(obj) 被视为等同于 obj.__class__ - 但是，如果对象的类定义了名称为 __class__ 的描述符，则在使用形成obj.__class__。 type(obj) 但是会直接检查实例的__class__ 槽并返回真正的类。

所以，这可以“欺骗”使用obj.__class__ 的代码，但不能使用type(obj)：

class Bar:
    def test(self):
        return 2

class Foo:
    def test(self):
        return 1
    @property
    def __class__(self):
        return Bar

元类的属性

试图在Foo 的元类上创建__class__ 描述符本身会很麻烦——type(Foo()) 和repr(Foo()) 都会报告Bar 的实例，但“真正的”对象类将是 Foo。从某种意义上说，是的，它使type(Foo()) 撒谎，但不是你想的那样——type(Foo()) 会输出Bar() 的repr，但搞砸的是Foo 的repr up，由于type.__call__内部的实现细节：

In [73]: class M(type): 
    ...:     @property 
    ...:     def __class__(cls): 
    ...:         return Bar 
    ...:                                                                                                                                               

In [74]: class Foo(metaclass=M): 
    ...:     def test(self): 
    ...:         return 1 
    ...:                                                                                                                                               

In [75]: type(Foo())                                                                                                                                   
Out[75]: <__main__.Bar at 0x55665b000578>

In [76]: type(Foo()) is Bar                                                                                                                            
Out[76]: False

In [77]: type(Foo()) is Foo                                                                                                                            
Out[77]: True

In [78]: Foo                                                                                                                                           
Out[78]: <__main__.Bar at 0x55665b000578>

In [79]: Foo().test()                                                                                                                                  
Out[79]: 1

In [80]: Bar().test()                                                                                                                                  
Out[80]: 2

In [81]: type(Foo())().test()                                                                                                                          
Out[81]: 1

修改type本身

由于没有人从任何地方“导入”type，因此只需使用 内置类型本身，可以猴子补丁内置 type 可调用以报告虚假课程 - 它适用于所有人 依赖于type调用的同一进程中的Python代码：

original_type = __builtins__["type"] if isinstance("__builtins__", dict) else __builtins__.type

def type(obj_or_name, bases=None, attrs=None, **kwargs): 
    if bases is not None: 
        return original_type(obj_or_name, bases, attrs, **kwargs) 
    if hasattr(obj_or_name, "__fakeclass__"): 
        return getattr(obj_or_name, "__fakeclass__") 
    return original_type(obj_or_name) 

if isinstance(__builtins__, dict):
    __builtins__["type"] = type
else:
    __builtins__.type = type

del type

这里有一个我在文档中没有找到的技巧：在程序中访问__builtins__ 时，它就像字典一样工作。但是，在 Python 的 Repl 或 Ipython 等交互环境中，它是一个 模块 - 检索原始 type 并写入修改后的 __builtins__ 的版本必须考虑到这一点 - 上面的代码 双向工作。

并对此进行测试（我从磁盘上的 .py 文件导入了上面的 sn-p）：

>>> class Bar:
...     def test(self):
...          return 2
... 
>>> class Foo:
...    def test(self):
...         return 1
...    __fakeclass__ = Bar
... 
>>> type(Foo())
<class '__main__.Bar'>
>>> 
>>> Foo().__class__
<class '__main__.Foo'>
>>> Foo().test()
1

虽然这用于演示目的，但替换内置类型会导致“不和谐”，这在 IPython 等更复杂的环境中被证明是致命的：如果运行上面的 sn-p，Ipython 将立即崩溃并终止。

【讨论】：

这真是太有见地了！非常感谢您的帖子！