Python - 元类将变量范围从实例更改为类答案

【问题标题】：Python - metaclass changes variable scope from instance to classPython - 元类将变量范围从实例更改为类
【发布时间】：2019-12-09 06:01:50
【问题描述】：

运行以下代码：

class NonMeta:
    def __new__(cls):
        x = super().__new__(cls)
        x.attr = 100
        return x


class Meta(type):
    def __new__(mcs, name, bases, dct):
        x = super().__new__(mcs, name, bases, dct)
        x.attr = 100
        return x


class WithMeta(metaclass=Meta):
    pass


print(WithMeta.attr)
print(NonMeta.attr)

结果

/usr/bin/python3.7 /home/lookash/PycharmProjects/PythonLearning/classes.py
100
Traceback (most recent call last):
  File "/home/lookash/PycharmProjects/PythonLearning/classes.py", line 20, in <module>
    print(NonMeta.attr)
AttributeError: type object 'NonMeta' has no attribute 'attr'

为什么 WithMeta 类中的 attr 是类变量，而 NonMeta 类中的 attr 是实例变量？

【问题讨论】：

标签： python metaclass

【解决方案1】：

在NonMeta.__new__内部，x是NonMeta的一个实例，所以对x.attr的赋值就是为实例x创建一个实例属性。

在Meta.__new__内部，x是Meta的一个实例，即一个新的类。在这种情况下，x 是类 WithMeta，因此对 x.attr 的赋值会创建一个类属性。

class 语句在某种意义上是调用元类型的语法糖。也就是说，

class WithMeta(metaclass=Meta):
    pass

等价于

WithMeta = Meta('WithMeta', (object,), {})
# == Meta.__new__(Meta, 'WithMeta', (object,), {})

【讨论】：

【解决方案2】：

元类的实例是声明它们将使用它的类（及其子类）。所以当你在Meta.__new__ 中做x.attr = 100 时，x 是一个类（元类的一个实例，在这种情况下是WithMeta）。

这与在NonMeta.__new__ 中运行同一行时不同，其中x 是NonMeta 的一个实例，并且类本身不会被分配attr 属性。

因此，最好将__new__ 方法中的代码更改为使用与x 不同且更好的名称。在NonMeta 中，一个好的名称可能是self，因为这是方法中实例的传统名称。在Meta 中，您可以使用cls，因为实例将是一个类。

【讨论】：

【解决方案3】：

没有元类的等效代码与您正在执行的操作使用元类很简单：

class NonMeta:
    x = 100

类中定义的__new__ 方法仅在创建该类的实例时调用——它不会运行该类。在这段代码中：

class NonMeta:
    def __new__(cls):
        x = super().__new__(cls)
        x.attr = 100
        return x

从super().__new__(cls) 返回并存储在x 中的只是实例本身 - 以名称self 传递给常规实例方法（包括__init__）的同一个对象。

另一方面，元类在创建类时运行其__new__（和__init__）方法。在一个普通的模块导入中，这发生在 class 语句及其主体被执行时。在主体的末尾，Python 运行时拥有创建新类所需的所有信息，并调用元类的__new__。无论它返回什么成为类。并且由于它的返回值设置了x 属性，因此它已经在类中可见。

【讨论】：