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发布时间:2018-11-13

原标题:类和对象的创建过程(元类,__new__,__init__,__call__)

类和对象的创建过程(元类,__new__,__init__,__call__)


一、 type()

1、创建类的两种方式

方式一

class MyClass(object):
    def func(self,name):
        print(name)

myc = MyClass()

print(MyClass, type(MyClass))
print(myc, type(myc))

我们创建了一个名为MyClass的类,并实例化了这个类,得到其对象myc

上面代码打印的结果为:

<class "__main__.MyClass">    <class "type">
<__main__.MyClass object at 0x0288F8F0>   <class "__main__.MyClass">

 

type()函数可以查看一个类型或变量的类型,MyClass是一个class,它的类型就是type,而h是一个实例,它的类型就是class myc

我们说class的定义是运行时动态创建的,而创建class的方法就是使用type()函数。

type()函数既可以返回一个对象的类型,又可以创建出新的类型,比如,我们可以通过type()函数创建出MyClass类,而无需通过Class MyClass(object)...的定义:

 

方式二

动态创建类

type(类名, 父类的元组(针对继承的情况,可以为空),包含属性的字典(名称和值))

 

 

def fn(self, name="world"): # 先定义函数
    print("Hello, %s." % name)

MyClass = type("MyClass", (object,), {"func":fn}) # 创建MyClass类,得到一个type的类对象
# MyClass = type("MyClass", (object,), {"func":lambda self,name:name}) # 创建MyClass类

myc=MyClass()

print(MyClass, type(MyClass))
print(myc, type(myc))

打印结果:

<class "__main__.MyClass">   <class "type">
<__main__.MyClass object at 0x0364B830>   <class "__main__.MyClass">

 

要创建一个class对象,type()函数依次传入3个参数:

  1. class的名称;
  2. 继承的父类集合,注意Python支持多重继承,如果只有一个父类,别忘了tuple的单元素写法;
  3. class的方法名称与函数绑定,这里我们把函数fn绑定到方法名func上。

通过type()函数创建的类和直接写class是完全一样的,因为Python解释器遇到class定义时,仅仅是扫描一下class定义的语法,然后调用type()函数创建出class。

 

type就是创建类对象的类。你可以通过检查__class__属性来看到这一点。Python中所有的东西,注意,我是指所有的东西——都是对象。这包括整数、字符串、函数以及类。它们全部都是对象,而且它们都是从一个类(元类,默认为type,也可以自定制)创建而来。type也是由type创建。。

 

二、元类(metaclass)

除了使用type()动态创建类以外,要控制类的创建行为,还可以使用metaclass。

metaclass,直译为元类,简单的解释就是:

当我们定义了类以后,就可以根据这个类创建出实例,所以:先定义类,然后创建实例。

但是如果我们想创建出类呢?那就必须根据metaclass创建出类,所以:先定义元类(不自定义时,默认用type),然后创建类。

连接起来就是:先定义metaclass,就可以创建类,最后创建实例。

所以,metaclass允许你创建类或者修改类。换句话说,你可以把类看成是元类创建出来的“实例”。

 

使用metaclass的两种方式

class MyType(type):  # 自定义一个type的派生类
    def __init__(self,*args,**kwargs):
    print("xx") super(MyType,self).
__init__(*args,**kwargs) def __call__(cls, *args, **kwargs): obj = cls.__new__(cls,*args, **kwargs) cls.__init__(obj,*args, **kwargs) return obj def with_metaclass(base): return MyType("MyType2",(base,),{}) # 方式一 class Foo(metaclass=MyType):  # metaclass=MyType,即指定了由MyType创建Foo类,当程序运行,用到class Foo时,即调用MyType的__init__方法,创建Foo类 def __init__(self,name): self.name = name #方式二 在Flask的wtform的源码中用到过 # class Foo(with_metaclass(object)): # def __init__(self,name): # self.name = name a=Foo("name")

 方式一:即用类的形式

  执行代码后,当遇到class Foo时即声明要创建一个Foo类,就会调用type的__init__方法创建类,由于此处(metaclass=MyType),即指定了Foo类的创建方式,所以会执行type的派生类MyType的__init__方法,创建Foo类,打印一次"xx"

   *一般情况下, 如果你要用类来实现metaclass的话,该类需要继承于type,而且通常会重写type的__new__方法来控制创建过程。

  * 在metaclass里面定义的方法会成为类的方法,可以直接通过类名来调用

方式二:用函数的形式

  构建一个函数,返回一个type的派生类对象,例如叫type的派生类, 需要3个参数:name, bases, attrs

  name: 类的名字

  bases: 基类,通常是tuple类型

  attrs: dict类型,就是类的属性或者函数

 

 

 

 metaclass 原理

1.基础

metaclass的原理其实是这样的:当定义好类之后,创建类的时候其实是调用了type的__new__方法为这个类分配内存空间,创建好了之后再调用type的__init__方法初始化(做一些赋值等)。所以metaclass的所有magic其实就在于这个__new__方法里面了。

说说这个方法:__new__(cls, name, bases, attrs)

cls: 将要创建的类,类似与self,但是self指向的是instance,而这里cls指向的是class

name: 类的名字,也就是我们通常用类名.__name__获取的。

bases: 基类

attrs: 属性的dict。dict的内容可以是变量(类属性),也可以是函数(类方法)。

所以在创建类的过程,我们可以在这个函数里面修改name,bases,attrs的值来自由的达到我们的功能。这里常用的配合方法是

getattr和setattr(just an advice)

 

2.查找顺序

元类是由以下优先规则决定的:

如果“元类”存在,它就被使用了。

否则,如果至少有一个基类,则使用它的元类(这首先查找类属性,如果没有找到,则使用它的类型)。

否则,如果一个名为元类的全局变量存在,就会使用它。

 

 

三、 __init__,__new__,__call__三个特殊方法

__new__: 对象的创建,是一个静态方法,第一个参数是cls。(想想也是,不可能是self,对象还没创建,哪来的self)

      其必须要有返回值,返回实例化出来的实例,需要注意的是,可以return父类__new__()出来的实例,也可以直接将object的__new__()出来的实例返回。


__init__ : 对象的初始化, 是一个实例方法,第一个参数是self,该self参数就是__new__()返回的实例,__init__()在__new__()的基础上可以完成一些其它初始化的动作,__init__()不需要返回值。
__call__ : 对象可call,注意不是类,是对象。

1.对于__new__

class Bar(object):
    pass

class Foo(object):
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        return Bar()

print(Foo()) 

打印结果为:

<__main__.Bar object at 0x0090F930>

 可以看到,输出来是一个Bar对象。

  __new__方法在类定义中不是必须写的,如果没定义,默认会调用object.__new__去创建一个对象。如果定义了,就是会覆盖,使用自定义的,这样就可以自定制创建对象的行为。

 单例模式也可以通过这种方式来创建。点击查看【几种单例模式的创建方法】

2.对于__init__

class Person(object):

  def __init__(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age
    print("执行__init__")

  def __new__(cls, *args, **kwargs):
      obj = object.__new__(cls) # 创建对象
      print("执行__new__方法")
      return obj

p1 = Person("hc", 24)
print(p1)

打印结果:

执行__new__方法
执行__init__
<__main__.Person object at 0x028EB830>

 

  __init__ 方法通常用在初始化一个类实例的时候,但__init__其实不是实例化一个类的时候第一个被调用 的方法。当使用 Persion(name, age) 这样的表达式来实例化一个类时,最先被调用的方法 其实是 __new__ 方法。从打印结果就可以看出来

  若__new__()没有正确返回当前类cls的实例,那__init__()将不会被调用,即使是父类的实例也不行。

 

3.对于__call__

  对象通过提供__call__(slef, *args ,**kwargs)方法可以模拟函数的行为,如果一个对象x提供了该方法,就可以像函数一样使用它,也就是说x(arg1, arg2...) 等同于调用x.__call__(self, arg1, arg2) 。

class Foo(object): 
  def __call__(self): 
    pass 
 
f = Foo()    #类(),即执行元类的__call__
f()    #对象(),即执行Foo的__call__ 

 

 

 

 

4、实例化对象的完整过程

class Foo(Bar):
    pass

当我们写如这段代码时,Python做了如下的操作:

  Foo中有metaclass这个属性吗?如果是,Python会在内存中通过metaclass创建一个名字为Foo的类对象(我说的是类对象,请紧跟我的思路)。如果Python没有找到metaclass,它会继续在Bar(父类)中寻找metaclass属性,并尝试做和前面同样的操作。如果Python在任何父类中都找不到metaclass,它就会在模块层次中去寻找metaclass,并尝试做同样的操作。如果还是找不到metaclass,Python就会用内置的type来创建这个类对象。

  把上面这段话反复读几次,现在的问题就是,你可以在metaclass中放置些什么代码呢?

  答案就是:可以创建一个类的东西。

  那么什么可以用来创建一个类呢?

  type,或者任何使用到type或者子类化type的东东都可以。

 

以上面的代码为例,我们实例化一个对象obj=Foo()时,会先执行Foo类的__new__方法,没写时,用父类的__new__方法,创建一个对象,并返回,然后执行__init__方法(自己有就用自己的,没有就用父类的),对创建的对象进行初始化。

obj()会执行Foo类的__call__方法,没有则用父类的

我们现在已经知道,类也是对象,是元类的对象,即我们实例化一个类时,调用其元类的__call__方法。

 

元类处理过程:定义一个类时,使用声明或者默认的元类对该类进行创建,对元类求type运算,得到父元类(该类声明的元类的父元类),调用父元类的__call__函数,在父元类的__call__函数中, 调用该类声明的元类的__new__函数来创建对象(该函数需要返回一个对象(指类)实例),然后再调用该元类的__init__初始化该对象(此处对象是指类,因为是元类创建的对象),最终返回该类

 

1.对象是类创建,创建对象时候类的__init__方法自动执行,对象()执行类的 __call__ 方法
2.类是type创建,创建类时候type的__init__方法自动执行,类() 执行type的 __call__方法(类的__new__方法,类的__init__方法)

 

原始type的__call__应该是参数结构应该是:

  metaname, clsname, baseclasses, attrs

 

原始type的__new__

  metaname, clsname, baseclasses, attrs

 

原始type的__init__

  class_obj, clsname, baseclasses, attrs

 

元类的__new__和__init__影响的是创建类对象的行为,父元类的__call__控制对子元类的 __new____init__的调用,就是说控制类对象的创建和初始化。父元类的__new__和__init__由更上层的控制,

    一般来说,原始type是最初的父元类,其__new__和__init__是具有普遍意义的,即应该是分配内存、初始化相关信息等

元类__call__影响的是创建类的实例对象的行为,此时如果类自定义了__new__和__init__就可以控制类的对象实例的创建和初始化

 

__new__和__init__ 影响的是创建对象的行为,当这些函数在元类中时,影响创建的是类;同理,当这俩个函数在普通类中时,影响创建的是普通的对象实例。

__call__ 影响()调用行为, __call__是在创建类的时候调用,即: class Test(object): __metaclass__=type, 定义类时就是创建类,此时会调用元类的__call__,如果元类有继承,子元类定义时执行的是父元类的__call__。

             如果是普通类实例化对象,调用的是普通类的__call__

 

 

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发布时间:2018-11-13 02:45:59

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责任编辑:陵帝卓

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