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Python中的元类

程序员文章站 2022-06-16 13:46:51
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类:在大多数编程语言中,类就是一组用来描述如何生成一个对象的代码段。Python中的类拥有创建对象(实例对象)的能力。但是,它的本质仍然是一个对象。

动态创建类的方法:type可以接受一个类的描述作为参数,然后返回一个类:

type(类名, 由父类名称组成的元组(针对继承的情况,可以为空),包含属性的字典(名称和值))


class A(object):
    num = 100

def print_b(self):
    print(self.num)

@staticmethod
def print_static():
    print("----haha-----")

@classmethod
def print_class(cls):
    print(cls.num)

B = type("B", (A,), {"print_b": print_b, "print_static": print_static, "print_class": print_class})
b = B()
b.print_b()
b.print_static()
b.print_class()
# 结果
# 100
# ----haha-----
# 100

 元类:用来创建类的“东西”,是类的类。函数type实际上是一个元类。type就是Python在背后用来创建所有类的元类。

__metaclass__属性:

class Foo(Bar):
    pass

这段代码中,Python做了如下的操作:

  1. Foo中有__metaclass__这个属性吗?如果是,Python会通过__metaclass__创建一个名字为Foo的类(对象)
  2. 如果Python没有找到__metaclass__,它会继续在Bar(父类)中寻找__metaclass__属性,并尝试做和前面同样的操作。
  3. 如果Python在任何父类中都找不到__metaclass__,它就会在模块层次中去寻找__metaclass__,并尝试做同样的操作。
  4. 如果还是找不到__metaclass__,Python就会用内置的type来创建这个类对象。

可以在__metaclass__中放置什么代码呢?答案就是:可以创建一个类的东西。那么什么可以用来创建一个类呢?type,或者任何使用到type或者子类化type的东西都可以。

元类的主要目的与作用:就是为了当创建类时能够自动地改变类。可以对定义好的类添加功能,修改功能。

元类实例:将模块里所有的类的属性都设置成大写形式。其中一种方法就是通过在模块级别设定__metaclass__。采用这种方法,这个模块中的所有类都会通过这个元类来创建。__metaclass__实际上可以被任意调用,它并不需要是一个正式的类。因此,可以用函数和类的方式来实现。

函数:

#-*- coding:utf-8 -*-
def upper_attr(class_name, class_parents, class_attr):

    #遍历属性字典,把不是__开头的属性名字变为大写
    new_attr = {}
    for name,value in class_attr.items():
        if not name.startswith("__"):
            new_attr[name.upper()] = value

    #调用type来创建一个类
    return type(class_name, class_parents, new_attr)

class Foo(object, metaclass=upper_attr):
    bar = 'bip'

print(hasattr(Foo, 'bar'))
print(hasattr(Foo, 'BAR'))

f = Foo()
print(f.BAR)

类:

#coding=utf-8

class UpperAttrMetaClass(type):
    # __new__ 是在__init__之前被调用的特殊方法
    # __new__是用来创建对象并返回之的方法
    # 而__init__只是用来将传入的参数初始化给对象
    # 你很少用到__new__,除非你希望能够控制对象的创建
    # 这里,创建的对象是类,我们希望能够自定义它,所以我们这里改写__new__
    # 如果你希望的话,你也可以在__init__中做些事情
    # 还有一些高级的用法会涉及到改写__call__特殊方法,但是我们这里不用
    def __new__(cls, class_name, class_parents, class_attr):
        # 遍历属性字典,把不是__开头的属性名字变为大写
        new_attr = {}
        for name, value in class_attr.items():
            if not name.startswith("__"):
                new_attr[name.upper()] = value

        # 方法1:通过'type'来做类对象的创建
        return type(class_name, class_parents, new_attr)

        # 方法2:复用type.__new__方法
        # 这就是基本的OOP编程,没什么魔法
        # return type.__new__(cls, class_name, class_parents, new_attr)

# python3的用法
class Foo(object, metaclass=UpperAttrMetaClass):
    bar = 'bip'

# python2的用法
# class Foo(object):
#     __metaclass__ = UpperAttrMetaClass
#     bar = 'bip'


print(hasattr(Foo, 'bar'))
# 输出: False
print(hasattr(Foo, 'BAR'))
# 输出:True

f = Foo()
print(f.BAR)
# 输出:'bip'

元类操作总结

  1. 拦截类的创建
  2. 修改类
  3. 返回修改之后的类

 

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