Python基本语法之元类

什么是元类

在Python中，万物均为对象，如整数、字符串、函数以及类都是对象。

元类就是类的类，也就说元类也是一种对象，只不过是一种特殊的对象。

当我们使用关键字class时Python在幕后会为我们创建类，而这就是通过元类来实现的，type就是Python在背后用来创建所有类的元类，也就是说，type是Python的内建元类。

type语法如下：

class type(object)
class type(name, bases, dict)

一个参数时type返回对象的类, 三个参数时返回新的类对象。

在一个单数时，参数object为对象。

在三个参数时，name为新的类的名称，bases为基类的元组，dict字典为类内定义的命名空间变量。元组就是一个不可变的列表（list）。

如下为type函数示例：

print (type(1))
print (type('shenzhen'))
print (type([2]))
print (type({0:'zero'}))        
print (type( 1 ) == int)
print (int.__class__)
X = type('X', (), {})
print (X)
print (X.__class__)

示例运行结果如下：

其中，前四个打印为整型、字符串、列表、字典等基本数据类型类名，第五个为逻辑值。

int.__class__为int类的类，即为type，说明int类是由type类创建出来的。

X = type('X', (), {})语句定义了一个新类，类名为X，打印X.__class__，结果仍为type。

从上例，验证了类的类为type类，该type为元类的结论。

注：如果你对在打印自定义类时疑惑为何会打印‘__main__.类名’，请查看如下文章链接：

待更新。

两种类定义方法

使用传统的类定义方法和元类定义方法示例如下：

class Person:
    pass
  
class X1(Person):
    age = 21
    
X2 = type('X2', (Person,), {'age':21})

print (X1)
print (X2)

print (X1.__dict__)
print (X2.__dict__)

X1类使用传统的定义方法，X2使用元类定义实现，但X1的定义在执行时，会被Python翻译成X2的方式执行。

示例执行结果：

自定义元类

自定义元类，需要知道系统的预定义方法__new__。__new__()方法是类的静态方法，即使没有被加上静态方法装饰器。

__new__ 是在__init__之前被调用的特殊方法，是用来创建对象并返回之的方法，我们很少用到__new__，除非希望能够控制对象的创建，这里，我们创建的对象是类，我们希望能够自定义它，所以这里改写__new__。

如下为自定义元类的示例：

class UpperAttrMetaclass(type):
    def __new__(cls, name, bases, dct):
        attrs = ((name, value) for name, value in dct.items() if not name.startswith('__'))
        uppercase_attr = dict((name.upper(), value) for name, value in attrs)
        return super(UpperAttrMetaclass, cls).__new__(cls, name, bases, uppercase_attr)

X = UpperAttrMetaclass('X2', (), {'age':21})
print (X.__dict__)

示例运行结果如下：

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Python基本语法之元类

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