python子类继承基类的元类

1 python子类继承基类的元类

客户类指定元类M后，在class语句末尾自动调用元类M创建客户类对象。调用元类M创建客户类对象时，会自动传入(meta,classname,supers,classdict) 这几个参数给type的__call__()方法，因为调用type()所以触发call方法。type的__call__()方法，自动调用type的__new__()方法创建客户类对象，__init__()方法初始化客户类对象，所以__init__(Class,classname,supers,classdict)方法的Class入参为客户类。

如果要重载type类的__call__()方法，必须定义元类的元类。

（1） 元类继承type类。元类的元类重载type的__call__()，元类重载__new__()、__init__()方法。

（2） 一个类通过metaclass=M指定元类，那么客户类的全部子类的元类都为M。

（3） 元类属性不被类实例继承。

（4） 元类创建元类实例为类对象，类对象类型为创建它的元类。

1.1 只定义call无法触发重载方法

描述

元类继承type，只重载__call__()方法时，无法触发重载的方法，并且客户类实例化失败。

示例

>>> class SuperMeta(type):
    def __call__(meta,classname,supers,classdict):
        print('调用 SuperMeta.call:',
              'meta: %s' % meta,
              'classname: %s' % classname,
              'supers: %s' % supers,
              'classdict: %s' % classdict,sep='\n')
        return type.__call__(meta,classname,supers,classdict)

>>> class ClassA:pass
# SuperMeta 只定义__call__，无法触发元类重载的方法
>>> class ClassB(ClassA,metaclass=SuperMeta):
    name='梯阅线条'
    def meth(self,arg):
        pass
# 客户类实例化失败
>>> cb=ClassB()
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#44>", line 1, in <module>
    cb=ClassB()
TypeError: __call__() missing 3 required positional arguments: 'classname', 'supers', and 'classdict'

1.2 元类的元类定义call触发重载方法

描述

元类SubMeta的元类SuperMeta定义__call__()方法，客户类ClassB语句末尾会触发call重载方法，再分发到元类SubMeta的new和init方法，不会直接到SuperMeta的new和init方法。

示例

>>> class SuperMeta(type):
    def __call__(meta,classname,supers,classdict):
        print('调用 SuperMeta.call:',
              'meta: %s' % meta,
              'classname: %s' % classname,
              'supers: %s' % supers,
              'classdict: %s' % classdict,sep='\n')
        return type.__call__(meta,classname,supers,classdict)
    def __new__(meta,classname,supers,classdict):
        print('调用 SuperMeta.new:',
              'meta: %s' % meta,
              'classname: %s' % classname,
              'supers: %s' % supers,
              'classdict: %s' % classdict,sep='\n')
        return type.__new__(meta,classname,supers,classdict)
    def __init__(Class,classname,supers,classdict):
        print('调用 SuperMeta.init:',
              'Class: %s' % Class,
              'classname: %s' % classname,
              'supers: %s' % supers,
              'classdict: %s' % classdict,sep='\n')
        print('初始化类对象:',list(Class.__dict__.keys()))
>>> class SubMeta(type,metaclass=SuperMeta):
    def __new__(meta,classname,supers,classdict):
        print('调用 SubMeta.new:',
              'meta: %s' % meta,
              'classname: %s' % classname,
              'supers: %s' % supers,
              'classdict: %s' % classdict,sep='\n')
        return type.__new__(meta,classname,supers,classdict)
    def __init__(Class,classname,supers,classdict):
        print('调用 SubMeta.init:',
              'Class: %s' % Class,
              'classname: %s' % classname,
              'supers: %s' % supers,
              'classdict: %s' % classdict,sep='\n')
        print('初始化类对象:',list(Class.__dict__.keys()))

调用 SuperMeta.new:
meta: <class '__main__.SuperMeta'>
classname: SubMeta
supers: <class 'type'>
classdict: {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'SubMeta', '__new__': <function SubMeta.__new__ at 0x000001F749AEC280>, '__init__': <function SubMeta.__init__ at 0x000001F749AEC310>}
调用 SuperMeta.init:
Class: <class '__main__.SubMeta'>
classname: SubMeta
supers: <class 'type'>
classdict: {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'SubMeta', '__new__': <function SubMeta.__new__ at 0x000001F749AEC280>, '__init__': <function SubMeta.__init__ at 0x000001F749AEC310>}
初始化类对象: ['__module__', '__new__', '__init__', '__doc__']
>>> class ClassA:pass

>>> class ClassB(ClassA,metaclass=SubMeta):
    name='梯阅线条'
    def meth(self,arg):
        pass

调用 SuperMeta.call:
meta: <class '__main__.SubMeta'>
classname: ClassB
supers: <class '__main__.ClassA'>
classdict: {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'ClassB', 'name': '梯阅线条', 'meth': <function ClassB.meth at 0x0000018FB9F1C310>}
调用 SubMeta.new:
meta: <class '__main__.SubMeta'>
classname: ClassB
supers: <class '__main__.ClassA'>
classdict: {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'ClassB', 'name': '梯阅线条', 'meth': <function ClassB.meth at 0x0000018FB9F1C310>}
调用 SubMeta.init:
Class: <class '__main__.ClassB'>
classname: ClassB
supers: <class '__main__.ClassA'>
classdict: {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'ClassB', 'name': '梯阅线条', 'meth': <function ClassB.meth at 0x0000018FB9F1C310>}
初始化类对象: ['__module__', 'name', 'meth', '__doc__']

1.3 子类继承基类的元类，类实例不可访问元类属性

描述

（1） 一个类通过metaclass=M指定元类，那么客户类的全部子类的元类都为M。

（2） 元类属性不被类实例继承。

（3） 元类创建元类实例为类对象，类对象类型为创建它的元类。

示例

>>> class MyMeta(type):
    def __new__(meta,classname,supers,classdict):
        print('调用 MyMeta.__new__:',
              'meta: %s' % meta,
              'classname: %s' % classname,
              'supers: %s' % supers,
              'classdict: %s' % classdict,sep='\n')
        return type.__new__(meta,classname,supers,classdict)
    def __init__(Class,classname,supers,classdict):
        print('调用 MyMeta.__init__:',
              'Class: %s' % Class,
              'classname: %s' % classname,
              'supers: %s' % supers,
              'classdict: %s' % classdict,sep='\n')
        print('初始化类对象:',list(Class.__dict__.keys()))
    def metaf(self):
        print('元类属性不被实例继承')

>>> class ClassA:pass

>>> class ClassB(ClassA,metaclass=MyMeta):
    name='梯阅线条'
    def meth(self,arg):
        pass

调用 MyMeta.__new__:
meta: <class '__main__.MyMeta'>
classname: ClassB
supers: <class '__main__.ClassA'>
classdict: {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'ClassB', 'name': '梯阅线条', 'meth': <function ClassB.meth at 0x0000018FB9F1C4C0>}
调用 MyMeta.__init__:
Class: <class '__main__.ClassB'>

classname: ClassB
supers: <class '__main__.ClassA'>
classdict: {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'ClassB', 'name': '梯阅线条', 'meth': <function ClassB.meth at 0x0000018FB9F1C4C0>}
初始化类对象: ['__module__', 'name', 'meth', '__doc__']
# 子类ClassC继承记录ClassB的元类
>>> class ClassC(ClassB):pass

调用 MyMeta.__new__:
meta: <class '__main__.MyMeta'>
classname: ClassC
supers: <class '__main__.ClassB'>
classdict: {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'ClassC'}
调用 MyMeta.__init__:
Class: <class '__main__.ClassC'>
classname: ClassC
supers: <class '__main__.ClassB'>
classdict: {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'ClassC'}
初始化类对象: ['__module__', '__doc__']
>>> c1=ClassC()
>>> c1.name
'梯阅线条'
# 类实例不可继承元类属性
>>> c1.metaf()
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#26>", line 1, in <module>
    c1.metaf()
AttributeError: 'ClassC' object has no attribute 'metaf'
>>> ClassB().metaf()
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#27>", line 1, in <module>
    ClassB().metaf()
AttributeError: 'ClassB' object has no attribute 'metaf'
# 元类创建元类实例为类对象，类对象类型为创建它的元类
>>> d1=MyMeta('ClassD',(object,),{'a':1})
调用 MyMeta.__new__:
meta: <class '__main__.MyMeta'>
classname: ClassD
supers: <class 'object'>
classdict: {'a': 1}
调用 MyMeta.__init__:
Class: <class '__main__.ClassD'>
classname: ClassD
supers: <class 'object'>
classdict: {'a': 1}
初始化类对象: ['a', '__module__', '__dict__', '__weakref__', '__doc__']
>>> type(d1)
<class '__main__.MyMeta'>
>>> type(MyMeta)
<class 'type'>