python - 是否可以在已经定义了 __slots__ 的类的装饰器中添加 __slots__？

Question

首先让我说我了解槽和元类在 Python 中的工作方式。玩弄这两个，我遇到了一个有趣的问题。这是一个最小的例子:

def decorator(cls):
    dct = dict(cls.__dict__)
    dct['__slots__'] = ('y',)
    return type('NewClass', cls.__bases__, dct)

@decorator
class A(object):
    __slots__= ('x',)
    def __init__(self):
        self.x = 'xx'

A()

这会产生以下异常:

Traceback (most recent call last):
  File "p.py", line 12, in <module>
    A()
  File "p.py", line 10, in __init__
    self.x = 'xx'
TypeError: descriptor 'x' for 'A' objects doesn't apply to 'NewClass' object

现在，我知道为什么会这样了:为插槽 x 创建的描述符必须能够引用插槽的保留空间。只有类 A 的实例或 A 的子类的实例才有此保留空间，因此只有那些实例可以使用描述符 x。在上面的例子中，元类创建了一个新类型，它是 A 的基类的子类，但不是 A 本身的子类，所以我们得到了异常。很简单。

当然，在这个简单的例子中，decorator 的以下两个定义中的任何一个都可以解决这个问题:

def decorator(cls):
    dct = dict(cls.__dict__)
    dct['__slots__'] = ('y',)
    return type('NewClass', (cls,) + cls.__bases__, dct)

def decorator(cls):
    class NewClass(cls):
        __slots__ = ('y',)
    return NewClass

但是这些解决方法与原始方法并不完全相同，因为它们都将 A 添加为基类。他们可能会在更复杂的设置中失败。例如，如果继承树比较复杂，您可能会遇到以下异常:TypeError: multiple bases have instance lay-out conflict。

所以我非常具体的问题是:

有没有办法通过调用 type 来创建一个新类，修改现有类的 __slots__ 属性，但不添加现有类作为新类的基类？

编辑:

我知道严格的元类是我上面示例的另一种变通方法。有很多方法可以使最小示例工作，但我的问题是关于通过基于现有类的 new 创建一个类，而不是关于如何使示例工作。抱歉造成混淆。

编辑 2:

评论中的讨论让我提出了一个比我最初提出的问题更精确的问题:

是否可以通过调用 type 创建一个类，它使用现有类的槽和描述符而不是该类的后代？

如果答案是“否”，我将不胜感激有关为什么不这样做的消息来源。

Answer 1

不，不幸的是，在创建类之后无法对 __slots__ 做任何事情(那是调用它们的装饰器的时候)。唯一的方法是使用元类，并在调用 type.__new__ 之前修改/添加 __slots__。

此类元类的示例:

class MetaA(type):
    def __new__(mcls, name, bases, dct):
        slots = set(dct.get('__slots__', ()))
        slots.add('y')
        dct['__slots__'] = tuple(slots)
        return super().__new__(mcls, name, bases, dct)

class BaseA(metaclass=MetaA):
    pass

class A(BaseA):
    __slots__ = ('x',)

    def __init__(self):
        self.x = 1
        self.y = 2

print(A().x, A().y)

如果没有元类，您可以施展魔法，从已定义的类中复制所有内容，然后即时创建一个新类，但该代码有异味 ;)

def decorator(cls):
    slots = set(cls.__slots__)
    slots.add('y')
    dct = cls.__dict__.copy()
    for name in cls.__slots__:
        dct.pop(name)
    dct['__slots__'] = tuple(slots)
    return type(cls)(cls.__name__, cls.__bases__, dct)

@decorator
class A:
    __slots__ = ('x',)
    def __init__(self):
        self.x = self.y = 42

print(A().x, A().y)

此类代码的主要缺点是，如果有人在您的装饰器之前应用了另一个装饰器，并且比方说，在某处创建了对装饰类的引用，那么他们最终将存储对不同类的引用。元类也是如此——它们将执行两次。因此，元类方法更好，因为没有副作用。

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为什么在创建类后不能真正更改 __slots__ 的最终答案取决于您正在使用的 python 解释器的实现细节。例如，在 CPython 中，对于您定义的每个槽，类都有一个描述符(请参阅 CPython 源代码中的 PyMemberDescr_Type 和 PyMemberDef 结构)，它有一个偏移参数，其中插槽值在内部对象存储中对齐。而且您根本没有在公共(public) Python API 中操作这些东西的工具。您以灵 active 换取更少的内存使用(同样，在 CPython 中，就像在 PyPy 中一样，您会自动为所有类获得相同的内存效果)。

如果绝对需要修改 __slots__，您可能可以编写一个 C 扩展(或使用 ctypes)并执行它，但这不是一个可靠的解决方案.