Python中的元类(metaclass)

Posted 2020-08-29

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做一些笔记学习学习：

在大多数编程语言中，类就是用来描述如何生成一个对象的代码段，在Python中类也是一个对象，这个（类）对象自身拥有创建对象（类实例）的能力。

因为它的本质是一个对象：

• 可以将它赋值给一个变量
• 可以拷贝它
• 增加属性
• 作为参数进行传递
• 可以在运行时动态地创建他们，可以在函数中创建类，只需要使用class关键字即可

当使用class关键字的时候，Python解释器会自动地创建这个对象，Python还提供了手动处理的方法：type()

type是一个生成类对象的类工厂，实际上也是一个类，专门构建类对象的类称为元类：

查看type的帮助信息如下：

Init signature: type(self, /, *args, **kwargs)
Docstring:     
type(object_or_name, bases, dict)
type(object) -> the object‘s type
type(name, bases, dict) -> a new type
Type:           type

1.第一示例，传入一个对象的时候，返回得是这个对象的Type类型信息,用于知道一个对象的类型是什么

2.第二个示例，传入的是类对象的信息，生成一个类对象，name为类名，bases为继承的父类，dict为属性字典，用于动态创建类

__metaclass__属性

可以在为类添加一个__metaclass__属性，在PEP 3115中元类的生命语法发生变化，通过在在基类的列表中指定metaclass关键字，例如：class Foo(base1, base2, metaclass=mymeta):pass

class Foo(object):
    __metaclass__=something

当解释器解析后class Foo(object)，类对象Foo并没有创建，Python会在类定义中寻找__metaclass__属性，用它创建，如果找到了，Python就会用它来创建Foo，没有就会使用type来创建。

class Foo(Bar):
    pass

如果Foo没有__metaclass__属性，会继续父类Bar中递归地继续寻找__metaclass__属性，尝试之前操作。

下面types.py中源码，PEP 3115做出修改，提供了一个new_class用metaclass来动态地创建一个类对象，其中_calculate_meta函数用于计算衍生扩展最深的元类：

def _calculate_meta(meta, bases):
    """Calculate the most derived metaclass."""
    winner = meta
    for base in bases:
        base_meta = type(base)
        if issubclass(winner, base_meta):
            continue
        if issubclass(base_meta, winner):
            winner = base_meta
            continue
        # else:
        raise TypeError("metaclass conflict: "
                        "the metaclass of a derived class "
                        "must be a (non-strict) subclass "
                        "of the metaclasses of all its bases")
    return winner

从上述代码可以看出对类对象每个基类都进行了判断比较，找出扩展最深的元类（winner）。

就元类本身而言，他们其实很简单：

1. 拦截类的创建
2. 修改类
3. 返回修改之后的类