用于跟踪子类的通用元类？

Question

我正在尝试编写一个通用元类来跟踪子类

因为我希望它是通用的，我不想在这个元类中硬编码任何类名，因此我想出了一个生成正确元类的函数，例如：

def make_subtracker(root):
    class SubclassTracker(type):
        def __init__(cls, name, bases, dct):
            print('registering %s' % (name,))
            root._registry.append(cls)
            super(SubclassTracker, cls).__init__(name, bases, dct)
    return SubclassTracker

这样我可以调用它来为特定的 root 类生成一个元类：

__metaclass__ = make_subtracker(Root)

这是我遇到问题的地方。我不能这样做：

class Root(object):
   _registry = []
   __metaclass__ = make_subtracker(Root)

...因为当我使用make_subtracker(Root) 时还没有定义Root。稍后我尝试添加 __metaclass__ 属性，这样至少可以在子类中应用它：

class Root(object):
   _registry = []

Root.__metaclass__ = make_subtracker(Root)

...但这不起作用。 __metaclass__ 在读取类定义时会进行特殊处理，如Customizing class creation 中定义的那样。

我正在寻找建议以执行此操作（在运行时更改类的元类以将其应用于其子类，或任何其他替代方法）。

Answer 1

Python 会自动为新式类执行此操作，如 answer 中提到的与此处 How to find all the subclasses of a class given its name? 类似的问题。

Answer 2

我想你想要这样的东西（未经测试）：

class SubclassTracker(type):
    def __init__(cls, name, bases, dct):
        if not hasattr(cls, '_registry'):
            cls._registry = []
        print('registering %s' % (name,))
        cls._registry.append(cls)
        super(SubclassTracker, cls).__init__(name, bases, dct)

然后，对于 Python 2，您可以像这样调用它：

class Root(object):
    __metaclass__ = SubclassTracker

适用于 Python 3

class Root(object, metaclass=SubclassTracker):

请注意，您不需要在其中粘贴 _registry 属性，因为元类就是用于此类内容的。既然你已经碰巧有一个躺在周围......;）

另请注意，您可能希望将注册码移动到 else 子句中，这样该类就不会将自己注册为子类。

Answer 3

这是我一直在玩的东西（有效）：

def sublass_registry():
    ''' Create a metaclass to register subclasses '''

    class SublassRegistryMeta(type):
        def __init__(cls, name, bases, classdict):
            if classdict.get('__metaclass__') is SublassRegistryMeta:
                SublassRegistryMeta.lineage = [cls] # put root class at head of a list
            else:
                # sublclasses won't have __metaclass__ explicitly set to this class
                # we know they're subclassees because this ctor is being called for them
                SublassRegistryMeta.lineage.append(cls) # add subclass to list
            type.__init__(cls, name, bases, classdict)

    return SublassRegistryMeta

def subclasses(cls):
    ''' Return a list containing base and subclasses '''

    try:
        if cls.__metaclass__.lineage[0] is cls: # only valid for a root class
            return cls.__metaclass__.lineage
    except AttributeError:
        pass
    return None

class Car(object): # root class
    __metaclass__ = sublass_registry()

class Audi(Car): # inherits __metaclass__
    pass

class Ford(Car): # inherits __metaclass__
    pass

class Audi2(Audi): # sub-subclass also inherits __metaclass__
    pass

print subclasses(Car)
# [<class '__main__.Car'>, <class '__main__.Audi'>, <class '__main__.Ford'>, <class '__main__.Audi2'>]
print subclasses(Audi)
# None