上一篇介紹了 Python 枚舉類型的標準庫，除了考慮到其實用性，還有一個重要的原因是其實現過程是一個非常好的學習、理解 Python 類與元類的例子。因此接下來兩篇就以此為例，深入挖掘 Python 中類與元類背后的機制。

翻開任何一本 Python 教程，你一定可以在某個位置看到下面這兩句話：

Python 中一切皆為對象(Everything in Python is an object);

Python 是一種面向對象編程(Object Oriented Programming, OOP)的語言。

雖然在上面兩句話的語境中，對象(Object)的含義可能稍有不同，但可以肯定的是對象在 Python 中具有非常重要的意義，也是我們接下來將要討論的所有內容的基礎。那么，對象到底是什么?

對象(Object)

對象是 Python 中對數據的一種抽象，Python 程序中所有數據都是通過對象或對象之間的關系來表示的。[ref: Data Model]

港臺將 Object 翻譯為“物件”，可以將其看作是一個盛有數據的盒子，只不過除了純粹的數據之外還有其它有用的屬性信息，在 Python 中，所有的對象都具有id、type、value三個屬性：

+---------------+

| |

| Python Object |

| |

+------+--------+

| ID | |

+---------------+

| Type | |

+---------------+

| Value| |

+---------------+

其中 id 代表內存地址，可以通過內置函數 id()查看，而type表示對象的類別，不同的類別意味著該對象擁有的屬性和方法等，可以通過 type()方法查看：

def who(obj):

print(id(obj), type(obj))

who(1)

who(None)

who(who)

4515088368

4514812344

4542646064

對象作為 Python 中的基本單位，可以被創建、命名或刪除。Python 中一般不需要手動刪除對象，其垃圾回收機制會自動處理不再使用的對象，當然如果需要，也可以使用 del 語句刪除某個變量;所謂命名則是指給對象貼上一個名字標簽，方便使用，也就是聲明或賦值變量;接下來我們重點來看如何創建一個對象。對于一些 Python 內置類型的對象，通常可以使用特定的語法生成，例如數字直接使用阿拉伯數字字面量，字符串使用引號 ''，列表使用 []，字典使用 {} ，函數使用 def 語法等，這些對象的類型都是 Python 內置的，那我們能不能創建其它類型的對象呢?

類與實例

既然說 Python 是面向對象編程語言，也就允許用戶自己創建對象，通常使用 class 語句，與其它對象不同的是，class 定義的對象(稱之為類)可以用于產生新的對象(稱之為實例)：

class A:

pass

a = A()

who(A)

who(a)

140477703944616

4542635424

上面的例子中 A 是我們創建的一個新的類，而通過調用 A() 可以獲得一個 A 類型的實例對象，我們將其賦值為 a，也就是說我們成功創建了一個與所有內置對象類型不同的對象 a，它的類型為 __main__.A!至此我們可以將 Python 中一切的對象分為兩種：

可以用來生成新對象的類，包括內置的 int、str 以及自己定義的 A 等;

由類生成的實例對象，包括內置類型的數字、字符串以及自己定義的類型為 __main__.A 的 a。

單純從概念上理解這兩種對象沒有任何問題，但是這里要討論的是在實踐中不得不考慮的一些細節性問題：

需要一些方便的機制來實現面向對象編程中的繼承、重載等特性;

需要一些固定的流程讓我們可以在生成實例化對象的過程中執行一些特定的操作;

這兩個問題主要關于類的一些特殊的操作，也就是這一篇后面的主要內容。如果再回顧一下開頭提到的兩句話，你可能會想到，既然類本身也是對象，那它們又是怎樣生成的?這就是后一篇將主要討論的問題：用于生成類對象的類，即元類(Metaclass)。

super, mro()

0x00Python 之禪中提到的最后一條，命名空間(namespace)是個絕妙的理念，類或對象在 Python 中就承擔了一部分命名空間的作用。比如說某些特定的方法或屬性只有特定類型的對象才有，不同類型對象的屬性和方法盡管名字可能相同，但由于隸屬不同的命名空間，其值可能完全不同。在實現類的繼承與重載等特性時同樣需要考慮命名空間的問題，以枚舉類型的實現為例，我們需要保證枚舉對象的屬性名稱不能有重復，因此我們需要繼承內置的 dict 類：

class _EnumDict(dict):

def __init__(self):

dict.__init__(self)

self._member_names = []

def keys(self):

keys = dict.keys(self)

return list(filter(lambda k: k.isupper(), keys))

ed = _EnumDict()

ed['RED'] = 1

ed['red'] = 2

print(ed, ed.keys())

{'RED': 1, 'red': 2} ['RED']

在上面的例子中 _EnumDict 重載同時調用了父類 dict的一些方法，上面的寫法在語法上是沒有錯誤的，但是如果我們要改變 _EnumDict 的父類，不再是繼承自 dict，則必須手動修改所有方法中 dict.method(self) 的調用形式，這樣就不是一個好的實踐方案了。為了解決這一問題，Python 提供了一個內置函數 super()：

print(super.__doc__)

super() -> same as super(__class__, )

super(type) -> unbound super object

super(type, obj) -> bound super object; requires isinstance(obj, type)

super(type, type2) -> bound super object; requires issubclass(type2, type)

Typical use to call a cooperative superclass method:

class C(B):

def meth(self, arg):

super().meth(arg)

This works for class methods too:

class C(B):

@classmethod

def cmeth(cls, arg):

super().cmeth(arg)

我最初只是把 super() 當做指向父類對象的指針，但實際上它可以提供更多功能：給定一個對象及其子類(這里對象要求至少是類對象，而子類可以是實例對象)，從該對象父類的命名空間開始搜索對應的方法。

以下面的代碼為例：

class A(object):

def method(self):

who(self)

print("A.method")

class B(A):

def method(self):

who(self)

print("B.method")

class C(B):

def method(self):

who(self)

print("C.method")

class D(C):

def __init__(self):

super().method()

super(__class__, self).method()

super(C, self).method() # calling C's parent's method

super(B, self).method() # calling B's parent's method

super(B, C()).method() # calling B's parent's method with instance of C

d = D()

print("\nInstance of D:")

who(d)

4542787992

C.method

4542787992

C.method

4542787992

B.method

4542787992

A.method

4542788048

A.method

Instance of D:

4542787992

當然我們也可以在外部使用 super() 方法，只是不能再用缺省參數的形式，因為在外部的命名空間中不再存在 __class__和 self：

super(D, d).method() # calling D's parent's method with instance d

4542787992

C.method

上面的例子可以用下圖來描述：

+----------+

| A |

+----------+

| method()

+----------+ |

|

+----------+ +----------+

| B | | D |

+----------+ super(C,self) +----------+

| method()

+----------+ +----------+

|

+----------+ |

| C | |

+----------+ | super(D,self)

| method()

+----------+

可以認為 super()方法通過向父類方向回溯給我們找到了變量搜尋的起點，但是這個回溯的順序是如何確定的呢?上面的例子中繼承關系是 object->A->B->C->D 的順序，如果是比較復雜的繼承關系呢?

class A(object):

pass

class B(A):

def method(self):

print("B's method")

class C(A):

def method(self):

print("C's method")

class D(B, C):

def __init__(self):

super().method()

class E(C, B):

def __init__(self):

super().method()

d = D()

e = E()

B's method

C's method

Python 中提供了一個類方法mro()可以指定搜尋的順序，mro 是Method Resolution Order的縮寫，它是類方法而不是實例方法，可以通過重載 mro() 方法改變繼承中的方法解析順序，但這需要在元類中完成，在這里只看一下其結果：

D.mro()

[__main__.D, __main__.B, __main__.C, __main__.A, object]

E.mro()

[__main__.E, __main__.C, __main__.B, __main__.A, object]

super() 方法就是沿著 mro() 給出的順序向上尋找起點的：

super(D, d).method()

super(E, e).method()

B's method

C's method

super(C, e).method()

super(B, d).method()

B's method

C's method

總結

以上是生活随笔為你收集整理的python 元类的call总结_Python 类与元类的深度挖掘 I【经验】的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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