Python 2.7 从元类继承

Question

我有一个玩具 python 示例，其中将内联元类定义为函数与将其定义为类的行为不同，我试图了解原因：

>>> class Test(object):
...     def __metaclass__(name, bases, nmspc):
...         cls = type(name, bases, nmspc)
...         def __init__(self, field, *args, **kwargs):
...             print "making " + field
...             super(cls, self).__init__()
...         cls.__init__ = __init__
...         return cls
... 
>>> t = Test('lol')
making lol
>>> class Test2(Test): pass
... 
>>> t = Test2('lol')
making lol

对比：

>>> class Test(object):
...      class __metaclass__(type):
...              def __init__(cls, name, bases, nmspc):
...                      type.__init__(cls, name, bases, nmspc)
...                      def __init__(self, field, *args, **kwargs):
...                              print "making " + field
...                              super(cls, self).__init__()
...                      cls.__init__ = __init__
... 
>>> t = Test('lol')
making lol
>>> class Test2(Test): pass
... 
>>> t2 = Test2('lol')
making lol
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 7, in __init__
TypeError: __init__() takes at least 2 arguments (1 given)

那么，定义一个类和定义一个函数到底有什么不同呢？它们最终都通过稍微不同的方式返回一个类，因为修改后的 cls.__init__ 以一种方式被继承，而不是另一种。

我还通过在外部进行函数和类声明来检查类似的构造，我得到了相同的行为。

Answer 1

如果你仔细阅读documentation on metaclasses，你会注意到，当 Python 检查继承的元类时，它不会查看基类的 __metaclass__ 属性，而是寻找它的 __class__ 或类型（因为一般来说，一个类的元类就是它的类）。 （您可以在 the build_class function 中看到实现此行为的 C 代码。）

您的函数版本调用type 来构造类，然后对其进行修补。但是这个类的类仍然设置为type，因为那是它实际构建的地方。

另一方面，您的类版本是 type 的子类，它本身成为所创建类的 __class__。

您可以看到这种差异（这里我将您的函数版本命名为TestF 和您的类版本TestC，并从名为mc 的模块中导入它们）：

In [7]: TestC.__class__
Out[7]: mc.__metaclass__

In [8]: TestF.__class__
Out[8]: type

In [9]: type(TestC)
Out[9]: mc.__metaclass__

In [10]: type(TestF)
Out[10]: type

由于这个区别，当你从TestC继承时，__metaclass__被用作新子类的元类，而当你从TestF继承时，type被使用。

为什么这会导致观察到的差异？因为在TestF 的情况下，由于没有将自定义元类应用于子类的创建，因此子类不会应用修改后的__init__ 方法。所以调用的__init__ 方法仍然是TestF.__init__()，当它调用super(cls, self).__init__() 时，它调用的是不带参数的object.__init__()，这工作正常。

但是在TestC 的情况下，在创建子类时会再次使用元类。 （如果您在每个版本的 cls.__init__ = __init__ 行之前插入 print 语句，您可以观察到这种差异。）因此子类有自己的自定义 __init__ 方法。所以在这种情况下，当它调用super(cls, self).__init__() 时，它正在调用TestC.__init__()，它（它本身是由元类创建的）采用所需的参数field，你没有传递它。因此你会得到TypeError: __init__() takes at least 2 arguments (1 given) 错误。