Python 元类 : Understanding the 'with_metaclass()'

Question

我想问一下with_metaclass()调用在类的定义中是什么意思。

例如:

class Foo(with_metaclass(Cls1, Cls2)):

• 类从元类继承是一种特殊情况吗？
• 新类也是元类吗？

Answer 1

with_metaclass() 是 six library 提供的实用类工厂函数，可以更轻松地为 Python 2 和 3 开发代码。

它对临时元类使用了一些技巧(见下文)，以与 Python 2 和 Python 3 交叉兼容的方式将元类附加到常规类。

引用文档:

Create a new class with base class base and metaclass metaclass. This is designed to be used in class declarations like this:

from six import with_metaclass
   
class Meta(type):
    pass

class Base(object):
    pass

class MyClass(with_metaclass(Meta, Base)):
    pass

这是必需的，因为附加元类的语法在 Python 2 和 3 之间发生了变化:

Python 2:

class MyClass(object):
    __metaclass__ = Meta

Python 3:

class MyClass(metaclass=Meta):
    pass

with_metaclass() 函数利用了元类 a) 由子类继承的事实，b) 元类可用于生成新类，以及 c) 当您从具有元类的基类子类化时，创建实际的子类对象被委托(delegate)给元类。它有效地创建了一个具有临时 metaclass 元类的新临时基类，当用于创建子类时交换临时基类和元类与您选择的元类组合:

def with_metaclass(meta, *bases):
    """Create a base class with a metaclass."""
    # This requires a bit of explanation: the basic idea is to make a dummy
    # metaclass for one level of class instantiation that replaces itself with
    # the actual metaclass.
    class metaclass(type):

        def __new__(cls, name, this_bases, d):
            return meta(name, bases, d)

        @classmethod
        def __prepare__(cls, name, this_bases):
            return meta.__prepare__(name, bases)
    return type.__new__(metaclass, 'temporary_class', (), {})

分解以上内容:

• type.__new__(metaclass, 'temporary_class', (), {}) 使用 metaclass 元类创建一个名为 temporary_class 的新类对象，否则该对象完全为空。使用 type.__new__(metaclass, ...) 代替 metaclass(...) 是为了避免使用特殊的 metaclass.__new__() 实现，这是在下一步工作中的轻微操作所需的。
• 仅在 Python 3 中，当 temporary_class 用作基类时，Python 首先调用 metaclass.__prepare__()(传入派生类名称，(temporary_class,) 作为 this_bases 参数。预期元类 meta 然后用于调用 meta.__prepare__() ，忽略 this_bases 并传入 bases 参数。
• 接下来，在使用 metaclass.__prepare__() 的返回值作为类属性的基本命名空间(或者在 Python 2 上仅使用普通字典)之后，Python 调用 metaclass.__new__() 来创建实际类。这再次作为 (temporary_class,) 元组传递 this_bases，但上面的代码忽略了这一点并使用 bases 代替，调用 meta(name, bases, d) 来创建新的派生类。

因此，使用 with_metaclass() 为您提供了一个新的类对象没有额外的基类:

>>> class FooMeta(type): pass
...
>>> with_metaclass(FooMeta)  # returns a temporary_class object
<class '__main__.temporary_class'>
>>> type(with_metaclass(FooMeta))  # which has a custom metaclass
<class '__main__.metaclass'>
>>> class Foo(with_metaclass(FooMeta)): pass
...
>>> Foo.__mro__  # no extra base classes
(<class '__main__.Foo'>, <type 'object'>)
>>> type(Foo) # correct metaclass
<class '__main__.FooMeta'>