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浅谈 Python Metaclass（上）：type 与 object 原理介绍

我们都知道 python 中有一个特性叫做「万物皆对象」，而个人一直对其中的 type 与 object 对象一知半解。刚好周末看到一篇很不错的文章：《Python Types and Objects》，特此学习记录一下～

《浅谈 Python Metaclass（下）：Django ORM 应用与实践》

一、名词定义

继承 & 实例：

  • 继承：之类继承于父类，e.g. 蛇继承于爬行动物 通过 __base__ 属性查看父类
  • 实例：例如小明是一个 instance of human 通过 __class__ 查看某个 instance 的类型

这两种关系，分别对应 UML 中两种画法：

新式类 & 旧式类

新式类保持 class 与 type 的统一，i.e. Creating a new class creates a new type of object python3 中默认都是新式类，文本中的例子也都是基于 python3.7

二、object 与 type

两大元老之间的关系

python 中万物皆对象，可以看到 object 与 type 为两个内置对象(primary object)：

>>> object
<class 'object'>
>>> type
<class 'type'>

object 并没有父类(所以它是所有父类的顶端)，但它是由 type 实例化未来的：

>>> object.__base__
>>> object.__class__
<class 'type'>

不出意外，type 的父类是 object，同时 type 是由它自己实例化而来的（why？为什么一个对象的实现使它自己？？）。

>>> type.__base__
<class 'object'>
>>> type.__class__
<class 'type'>

emmm，有点绕，这时候就需要画个图：

内置数据类型

再看下其他内置对象，与 type 还有 object 的关系？

>>> list.__class__
<class 'type'>
>>> list.__base__
<class 'object'>

list 与 dict 继承于 object，由 type 实例化而来：

自定义对象

再实例化一个 list 和一个自定义类(MyClass)看看。 注意这时候 my_class 与 自定义列表 都是没有父类的：

>>> l.__class__
<class 'list'>
>>> l.__base__
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'list' object has no attribute '__base__'


>>> class MyClass:
...     pass
...
>>> my_class = MyClass()
>>> my_class.__base__
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'MyClass' object has no attribute '__base__'

这个地方有两个小问题自问自答一下：

  1. Q: 「实例化」这个行为，具体代表什么含义呢？它都做了什么？
A: python 内部实例化一个新的对象时，它其实都使用了自身的 type 属性，并创造一个新的实例对象（调用 __new__ & __init__ 方法）。
  2. Q: 当 MyClass 在代码中定义时，其实默认继承了 object，但为什么它自动变成 type 的实例化对象呢？🤔 
A: (见文末总结第二点)

元类

基于上面的介绍，我们发现其实可以给所有的对象分为三大类（metaclass / class / instance）：

而 type 其实就是一个内置的 metaclass。这时引出这篇文章的下篇：《浅谈 Python Metaclass（下）：Django ORM 应用与实践》

突如其来的幽默感🤣：

Q:When should I use a metaclass? A:Never (as long as you’re asking this question anyway :)

三、总结

稍微有点绕，还是需要一些时间消化。但个人总觉得需要将继承与实例化区分开后（例如 type 是实例化维度，而 object 是继承时间的产物），再去看待他们之间的关系。

嘿嘿，读原文时，刚好也存在类似的解释：

There are two kinds of objects in Python:

  • Type objects: can create instances, can be subclassed.
  • Non-type objects: cannot create instances, cannot be subclassed.

更进一步，「实例化」与「继承」其实都是创建一个新对象的“两种手段”：

  1. 继承：通过 class 语法（指定父类或默认 object），来创建一个 type 对象。所以 class A: pass 与 A = type("A", (), {}) 是等同的。
  2. 实例化：使用 () 语法，基于某个 type 对象进行对象的新建。返回一个 type 对象或 非 type 对象（metaclass 与 class 的区别）。
  3. 其他：存在其他特殊的语法糖，快速创建对象：例如 l = [1, 2, 3]

参考