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Python中的元类 -- metaclass
python从语法层面来看的难点就这么几个：
装饰器 decorator，
描述符 descripter，
元类 metaclass，
属性搜索优先级，
特殊方法，
类也是对象
当你使用class关键字时，Python解释器自动创建这个对象。
>>> class ObjectCreator(object): ... pass ... >>> ObjectCreator <class ‘ObjectCreator‘> >>> ObjectCreator() <ObjectCreator object at 0x0414B590>
>>> print ObjectCreator # 你可以打印一个类，因为它其实也是一个对象 <class ‘__main__.ObjectCreator‘> >>> def echo(o): … print o … >>> echo(ObjectCreator) # 你可以将类做为参数传给函数 <class ‘__main__.ObjectCreator‘> >>> print hasattr(ObjectCreator, ‘new_attribute‘) Fasle >>> ObjectCreator.new_attribute = ‘foo‘ # 你可以为类增加属性 >>> print hasattr(ObjectCreator, ‘new_attribute‘) True >>> print ObjectCreator.new_attribute foo >>> ObjectCreatorMirror = ObjectCreator # 你可以将类赋值给一个变量 >>> print ObjectCreatorMirror() <__main__.ObjectCreator object at 0x8997b4c>
ObjectCreator，一个类对象
ObjectCreator()，返回一个实例对象
动态创建类对象
>>> def choose_class(name): … if name == ‘foo‘: … class Foo(object): … pass … return Foo # 返回的是类，不是类的实例 … else: … class Bar(object): … pass … return Bar … >>> MyClass = choose_class(‘foo‘) >>> print MyClass # 函数返回的是类，不是类的实例 <class ‘__main__‘.Foo> >>> print MyClass() # 你可以通过这个类创建类实例，也就是对象 <__main__.Foo object at 0x89c6d4c>
但就和Python中的大多数事情一样，Python仍然提供给你手动动态生成类对象的方法。还记得内建函数type吗？这个古老但强大的函数能够让你知道一个对象的类型是什么，就像这样：
>>> print type(1) <type ‘int‘> >>> print type("1") <type ‘str‘> >>> print type(ObjectCreator) <type ‘type‘> >>> print type(ObjectCreator()) <class ‘__main__.ObjectCreator‘>
这里，type有一种完全不同的能力，它也能动态的创建类。type可以接受一个类的描述作为参数，然后返回一个类。（我知道，根据传入参数的不同，同一个函数拥有两种完全不同的用法是一件很傻的事情，但这在Python中是为了保持向后兼容性）
type的另一种用法：
type(类名, 父类的元组（针对继承的情况，可以为空），包含属性的字典（名称和值）)
下面二者是等价的：
class Foo(object): bar = True class FooChild(Foo): def echo_bar(self): print self.bar
和
元类是什么
type实际上就是一个元类。type就是创建类对象的类。你可以通过检查__class__属性来看到这一点。Python中所有的东西，注意，我是指所有的东西——都是对象。这包括整数、字符串、函数以及类。它们全部都是对象，而且它们都是从一个类创建而来。
>>> age = 35 >>> age.__class__ <type ‘int‘> >>> name = ‘bob‘ >>> name.__class__ <type ‘str‘> >>> def foo(): pass >>>foo.__class__ <type ‘function‘> >>> class Bar(object): pass >>> b = Bar() >>> b.__class__ <class ‘__main__.Bar‘>
>>> a.__class__.__class__ <type ‘type‘> >>> age.__class__.__class__ <type ‘type‘> >>> foo.__class__.__class__ <type ‘type‘> >>> b.__class__.__class__ <type ‘type‘>
因此，元类就是创建类这种对象的东西。type就是Python的内建元类，当然了，你也可以创建自己的元类。
__metaclass__属性
class Foo(object): __metaclass__ = something
Python做了如下的操作：
Foo中有__metaclass__这个属性吗？如果是，Python会在内存中通过__metaclass__创建一个名字为Foo的类对象（我说的是类对象，请紧跟我的思路）。如果Python没有找到__metaclass__，它会继续在Bar（父类）中寻找__metaclass__属性，并尝试做和前面同样的操作。如果Python在任何父类中都找不到__metaclass__，它就会在模块层次中去寻找__metaclass__，并尝试做同样的操作。如果还是找不到__metaclass__,Python就会用内置的type来创建这个类对象。
自定义元类
元类的主要目的就是为了当创建类时能够自动地改变类。通常，你会为API做这样的事情，你希望可以创建符合当前上下文的类。假想一个很傻的例子，你决定在你的模块里所有的类的属性都应该是大写形式。有好几种方法可以办到，但其中一种就是通过在模块级别设定__metaclass__。采用这种方法，这个模块中的所有类都会通过这个元类来创建，我们只需要告诉元类把所有的属性都改成大写形式就万事大吉了。
# 元类会自动将你通常传给‘type’的参数作为自己的参数传入 def upper_attr(future_class_name, future_class_parents, future_class_attr): ‘‘‘返回一个类对象，将属性都转为大写形式‘‘‘ # 选择所有不以‘__‘开头的属性 attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith(‘__‘))
# 将它们转为大写形式
uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
# 通过‘type‘来做类对象的创建
return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)
__metaclass__ = upper_attr # 这会作用到这个模块中的所有类
class Foo(object):
# 我们也可以只在这里定义__metaclass__，这样就只会作用于这个类中
bar = ‘bip‘
class UpperAttrMetaClass(type): def __new__(upperattr_metaclass, future_class_name, future_class_parents, future_class_attr): attrs = ((name, value) for name, value in future_class_attr.items() if not name.startswith(‘__‘)) uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs) # return type(future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)
# return type.__new__(upperattr_metaclass, future_class_name, future_class_parents, uppercase_attr)
return super(UpperAttrMetaclass, cls).__new__(cls, name, bases, uppercase_attr)
这里还有一个实际的例子：来自于Odoo
class Meta(type): """ Metaclass that automatically decorates traditional-style methods by guessing their API. It also implements the inheritance of the :func:`returns` decorators. """ def __new__(meta, name, bases, attrs): # dummy parent class to catch overridden methods decorated with ‘returns‘ parent = type.__new__(meta, name, bases, {}) for key, value in attrs.items(): if not key.startswith(‘__‘) and callable(value): # make the method inherit from decorators value =http://www.mamicode.com/ propagate(getattr(parent, key, None), value) # guess calling convention if none is given if not hasattr(value, ‘_api‘): try: value = guess(value) except TypeError: pass attrs[key] = value return type.__new__(meta, name, bases, attrs)
guess()动态的修改了方法的参数（通过im_func.func_code.co_varnames）
Python中的元类 -- metaclass