类元编程是指动态创建或定制类。除非开发框架，否则不要编写元类。

21.1 类工厂函数

  • type 是一个类，构造函数的三个参数为 name、bases 和 dict，分别对应类名、所有基类构成的可迭代对象和新类的属性键值对。type 的实例是类对象，这是动态创建类的常用方式；
  • collections.namedtuple 就是这样的一个类工厂函数，可以动态（运行时）创建类。
def record_factory(cls_name, field_names):  
    try:  
        field_names = field_names.replace(',', ' ').split()  # <1>  
    except AttributeError:  # no .replace or .split  
        pass  # assume it's already a sequence of identifiers  
    field_names = tuple(field_names)  # <2>  
  
    def __init__(self, *args, **kwargs):  # <3>  
        attrs = dict(zip(self.__slots__, args))  
        attrs.update(kwargs)  
        for name, value in attrs.items():  
            setattr(self, name, value)  
  
    def __iter__(self):  # <4>  
        for name in self.__slots__:  
            yield getattr(self, name)  
  
    def __repr__(self):  # <5>  
        values = ', '.join('{}={!r}'.format(*i) for i  
                           in zip(self.__slots__, self))  
        return '{}({})'.format(self.__class__.__name__, values)  
  
    cls_attrs = dict(__slots__ = field_names,  # <6>  
                     __init__  = __init__,  
                     __iter__  = __iter__,  
                     __repr__  = __repr__)  
  
    return type(cls_name, (object,), cls_attrs)  # <7>

21.2 定制描述符的类装饰器

  • 类装饰器只对直接依附的类有效。被装饰的类的子类可能继承也可能不继承装饰器所做的改动：可能在定义时将修改的内容覆盖掉（遵循代码执行顺序）。

21.3 导入时和运行时比较

  • import 语句不只是声明，在首次导入模块时还会运行模块中的全部顶层代码（包括 from ... import 语句中没有导入的部分）；
  • 解释器会在导入函数时编译函数的定义体，绑定到对应的全局变量，不会执行定义体。而在导入类时，解释器会执行类的定义体（包括嵌套类），定义类属性和方法，构建类对象；
  • __del__ 方法会在回收实例资源时调用（如程序结束、离开作用域时）。

21.4 元类基础知识

类是对象，因此类肯定是另外某个类的实例——这个类就是元类。

  • 默认情况下，Python 中的类对象是 type 类的实例，type 是其自身的实例；
  • 注意：type 类继承于 object 类，但 object 及其子类的类对象都是 type 类的实例；
  • 标准库还包括其他的元类，如 ABCMeta 和 Enum，它们都是 type 的子类，从 type 类继承类构建类的能力；
  • 元类可以通过实现 __init__ 方法定制实例，它可以完成比类装饰器更多的工作；
  • 在定义类时，先运行定义体，最后利用这些参数调用元类的构造函数，创建类对象。元类通过类定义中的 metaclass 参数指定，默认为 type 类；
  • 进行继承时，子类也会使用父类中指定的元类。
class MetaAleph(type):  
    print('<[400]> MetaAleph body')  
  
    def __init__(cls, name, bases, dic):  
        print('<[500]> MetaAleph.__init__')  
  
        def inner_2(self):  
            print('<[600]> MetaAleph.__init__:inner_2')  
  
        cls.method_z = inner_2

21.5 定制描述符的元类

21.6 元类的特殊方法 __prepare__

  • 默认情况下，元类的构造方法和初始化方法 __new__、__init__ 方法的参数中都会收到类的定义体内容，形式是映射。默认使用的字典无法保存属性在定义体中的顺序；
  • 可以在元类中定义特殊类方法 __prepare__，它会在 __new__ 之前调用。它接受的参数为 (cls, name, bases)（后两个参数同初始化方法），应当返回一个空映射，解释器会用它和类定义体中的属性来创建映射，传入 __new__、__init__。

21.7 类对象的属性

  • cls.__bases__：由类的基类组成的元组；
  • cls.__qualname__：从模块的全局作用域到该类的点分路径；
  • cls.__subclasses__()：返回类在内存中现存的直接子类列表（弱引用）；
  • cls.mro()：获取类属性 __mro__ 中的超类元组，可以自定义覆盖。