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深入了解python中元類的相關(guān)知識(shí)

更新時(shí)間：2019年08月29日 09:33:21 作者：三國(guó)小夢(mèng)

這篇文章主要介紹了深入了解python中的元類,文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友可以參考下

類也是對(duì)象

在大多數(shù)編程語(yǔ)言中，類就是一組用來(lái)描述如何生成一個(gè)對(duì)象的代碼段，在python中也是成立的。

class ObjectCreator:
  pass  
my_object = ObjectCreator()
print(my_object)
"""
輸出結(jié)果：
<__main__.ObjectCreator object at 0x037DACD0>
"""

但是，python的類不止于此，類同樣也是一種對(duì)象。

class ObjectCreator:
  pass

上面的代碼段將在內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，名字就叫做ObjectCreator。這個(gè)對(duì)象（類對(duì)象ObjectCreator）擁有創(chuàng)建對(duì)象（實(shí)例對(duì)象）的能力，但它本質(zhì)上仍然還是一個(gè)對(duì)象，于是你就可以對(duì)它做如下的操作：

給它復(fù)制一個(gè)變量
拷貝它
給它增加屬性
將它作為函數(shù)參數(shù)傳遞

示例代碼：

class ObjectCreator:
  pass
# 把它賦值給一個(gè)變量
a = ObjectCreator
print(a) # <class '__main__.ObjectCreator'>
# 作為函數(shù)參數(shù)傳遞
def echo(o):
  print(o)
  
echo(ObjectCreator) # <class '__main__.ObjectCreator'>

動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建類

因?yàn)轭愐彩菍?duì)象，所以可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建它們，使用class關(guān)鍵字即可。

def choose_class(name):
  if name == 'foo':
    class Foo(object):
      pass
    return Foo   # 返回的是類，不是類的實(shí)例
  else:
    class Bar(object):
      pass
    return Bar
MyClass = choose_class("foo")
print(MyClass) # 打印類對(duì)象
# 輸出結(jié)果
<class '__main__.choose_class.<locals>.Foo'>
print(MyClass()) # 打印實(shí)例對(duì)象
# 輸出結(jié)果
<__main__.choose_class.<locals>.Foo object at 0x0368CFD0>

使用type創(chuàng)建類

我們知道通過(guò)type()可以知道這個(gè)對(duì)象的類型是什么，他還有一個(gè)完全不同的功能，動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建類。
type可以接受一個(gè)類的描述作為參數(shù)，然后返回一個(gè)類。

語(yǔ)法：

type(類名，由父類名稱構(gòu)成的元組（針對(duì)繼承的情況可以為空），包含屬性的字典)

MyClass = type("MyClass",(),{})
print(MyClass)
# 輸出結(jié)果：
<class '__main__.MyClass'>

使用type創(chuàng)建帶屬性的類

type 接受一個(gè)字典來(lái)為類定義屬性，如下所示：

Foo = type("Foo",(),{'bar':True})

等價(jià)于

class Foo:
  bar = True

使用type創(chuàng)建繼承的子類

接著上面的代碼，我們已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)Foo類，現(xiàn)在來(lái)創(chuàng)建一個(gè)它的子類。

FooChild = type("FooChild",(Foo,),{})
print(FooChild.bar) # # bar屬性是由Foo繼承而來(lái)
# 輸出結(jié)果：
True

注意：

type的第二個(gè)參數(shù)，元組中是父類的名字，不是字符串。
添加的屬性是類屬性，不是實(shí)例屬性。

使用type創(chuàng)建帶有方法的類

最終你會(huì)希望為你的類增加方法。只需要定義一個(gè)有著恰當(dāng)簽名的函數(shù)并將其作為屬性賦值就可以了。

添加實(shí)例方法

def test_f(self):
  print("添加的實(shí)例方法")
Foo = type("Foo",(),{"test_f":test_f})
f = Foo()
f.test_f()
# 輸出結(jié)果：
添加的實(shí)例方法

添加靜態(tài)方法

@staticmethod
def test_static():
  print("添加的靜態(tài)方法")
Foo = type("Foo",(),{"test_static":test_static})
Foo.test_static()
Foo.test_static()
# 輸出結(jié)果：
添加的靜態(tài)方法

添加類方法

@classmethod
def test_class(cls):
  print("添加的類方法")
Foo = type("Foo",(),{"test_class":test_class})
Foo.test_class()
# 輸出的結(jié)果：
添加的類方法

什么是元類

元類就是用來(lái)創(chuàng)建類的“東西”。元類就是就是用來(lái)創(chuàng)建類對(duì)象的，元類就是類的類。
可以這樣理解：

MyClass =  MetaClass() # 使用元類創(chuàng)建類對(duì)象
MyObject = MyClass() # 使用類對(duì)象創(chuàng)建實(shí)例對(duì)象

type函數(shù)其實(shí)就是元類。type就是在Python在背后創(chuàng)建所有類的元類，可以通過(guò)__class __屬性來(lái)查看,__class __的功能是查看對(duì)象所在的類，它可以嵌套使用。

class A:
  pass
print(A.__class__)
a = A()
print(a.__class__)
print(a.__class__.__class__)
# 輸出結(jié)果：
<class 'type'>
<class '__main__.A'>
<class 'type'>

可以看出，最后對(duì)象的類都是type元類。

Python中所有的東西，注意，我是指所有的東西——都是對(duì)象。這包括整數(shù)、字符串、函數(shù)以及類。它們?nèi)慷际菍?duì)象，而且它們都是從一個(gè)類創(chuàng)建而來(lái)，這個(gè)類就是type。

整數(shù)：

age = 18
print(age.__class__)
print(age.__class__.__class__)
# 輸出結(jié)果：
<class 'int'>
<class 'type'>

字符串：

name = "張三"
print(name .__class__)
print(name .__class__.__class__)
# 輸出結(jié)果：
<class 'str'>
<class 'type'>

函數(shù)：

def f():
  pass
print(f.__class__)
print(f.__class__.__class__)
# 輸出結(jié)果：
<class 'function'>
<class 'type'>

自定義元類

首先的了解一下metaclass屬性，用它來(lái)指定一個(gè)元類，python會(huì)在定義的類中尋找metaclass屬性，如果沒(méi)找到，就到它的父類找以此類推。如果找到了，python就會(huì)用它來(lái)創(chuàng)建類對(duì)象，如果實(shí)在沒(méi)有找到就會(huì)用內(nèi)建的type來(lái)創(chuàng)建這個(gè)類。
metaclass中可以放type或者任何使用到type或者子類化type的東東都可以。

自定義類的主要目的：

攔截類的創(chuàng)建
修改類

使用函數(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)自定義的元類

功能：把不是__開頭的類屬性名字變?yōu)榇髮?br />

def upper_attr(future_class_name: str,future_class_parents: tuple,future_class_attr: dict):
  newAttr = {}
  for key,value in future_class_attr.items():
    if not key.startswith("__"):
      newAttr[key.upper()] = value
  return type(future_class_name,future_class_parents,newAttr)
class Foo(metaclass=upper_attr):
  name = "張三"
  age = 18

hasattr(Foo,"name") # 判斷是否有該類屬性 False
hasattr(Foo,"NAME") # True
hasattr(Foo,"age") # False
hasattr(Foo,"AGE") # True

繼承type實(shí)現(xiàn)一個(gè)自定義元類

功能：同上

class MyMetaClass(type):
  def __new__(cls, class_name: str, class_parents: tuple, class_attr: dict):
    newAttr = {}
    for key, value in class_attr.items():
      if not key.startswith("__"):
        newAttr[key.upper()] = value
    # 方法1：通過(guò)'type'來(lái)做類對(duì)象的創(chuàng)建
    # return type(class_name, class_parents, newAttr)  
    # 方法2：復(fù)用type.__new__方法
    # 這就是基本的OOP編程，沒(méi)什么魔法
    # return type.__new__(cls, class_name, class_parents, newAttr)  
    # 方法3：使用super方法
    return super(MyMetaClass, cls).__new__(cls, class_name, class_parents, newAttr)
class Foo(metaclass=MyMetaClass):
  name = "張三"
  age = 18
hasattr(Foo,"name") # 判斷是否有該類屬性 False
hasattr(Foo,"NAME") # True
hasattr(Foo,"age") # False
hasattr(Foo,"AGE") # True

效果和上面是一樣的。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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