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深入了解python中元類的相關(guān)知識

 更新時間:2019年08月29日 09:33:21   作者:三國小夢  
這篇文章主要介紹了深入了解python中的元類,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值,需要的朋友可以參考下

類也是對象

在大多數(shù)編程語言中,類就是一組用來描述如何生成一個對象的代碼段,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,類同樣也是一種對象。

class ObjectCreator:
  pass

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

  • 給它復(fù)制一個變量
  • 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'>

動態(tài)的創(chuàng)建類

因為類也是對象,所以可以在運行時動態(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,不是類的實例
  else:
    class Bar(object):
      pass
    return Bar
MyClass = choose_class("foo")
print(MyClass) # 打印類對象
# 輸出結(jié)果
<class '__main__.choose_class.<locals>.Foo'>
print(MyClass()) # 打印實例對象
# 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type()可以知道這個對象的類型是什么,他還有一個完全不同的功能,動態(tài)的創(chuàng)建類。
type可以接受一個類的描述作為參數(shù),然后返回一個類。

語法:

type(類名,由父類名稱構(gòu)成的元組(針對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 接受一個字典來為類定義屬性,如下所示:

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

等價于

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Foo類,現(xiàn)在來創(chuàng)建一個它的子類。

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

注意:

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

使用type創(chuàng)建帶有方法的類

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

添加實例方法

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

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

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

MyClass =  MetaClass() # 使用元類創(chuàng)建類對象
MyObject = MyClass() # 使用類對象創(chuàng)建實例對象

type函數(shù)其實就是元類。type就是在Python在背后創(chuàng)建所有類的元類,可以通過__class __屬性來查看,__class __的功能是查看對象所在的類,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——都是對象。這包括整數(shù)、字符串、函數(shù)以及類。它們?nèi)慷际菍ο?,而且它們都是從一個類創(chuàng)建而來,這個類就是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,用它來指定一個元類,python會在定義的類中尋找metaclass屬性,如果沒找到,就到它的父類找以此類推。如果找到了,python就會用它來創(chuàng)建類對象,如果實在沒有找到就會用內(nèi)建的type來創(chuàng)建這個類。
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)實現(xiàn)一個自定義的元類

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實現(xiàn)一個自定義元類

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'type'來做類對象的創(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內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。

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