私は最近同じ質問をされ、いくつかの答えを思いつきました。言及したいくつかのユースケースについて詳しく説明し、いくつかの新しいケースを追加したかったので、このスレッドを復活させてもいいと思います。
私が見たほとんどのメタクラスは、次の2つのいずれかを行います。
登録（データ構造へのクラスの追加）：
models = {}
class ModelMetaclass(type):
def __new__(meta, name, bases, attrs):
models[name] = cls = type.__new__(meta, name, bases, attrs)
return cls
class Model(object):
__metaclass__ = ModelMetaclass
サブクラスを作成するModelと、クラスは常にmodels辞書に登録されます。
>>> class A(Model):
... pass
...
>>> class B(A):
... pass
...
>>> models
{'A': <__main__.A class at 0x...>,
'B': <__main__.B class at 0x...>}
これは、クラスデコレータでも実行できます。
models = {}
def model(cls):
models[cls.__name__] = cls
return cls
@model
class A(object):
pass
または、明示的な登録関数を使用します。
models = {}
def register_model(cls):
models[cls.__name__] = cls
class A(object):
pass
register_model(A)
実際、これはほとんど同じです。クラスデコレータについて不利に言及しますが、実際には、クラスでの関数呼び出しの構文上の砂糖にすぎないため、魔法はありません。
とにかく、この場合のメタクラスの利点は継承です。メタクラスはすべてのサブクラスで機能しますが、他のソリューションは明示的に装飾または登録されたサブクラスでのみ機能します。
>>> class B(A):
... pass
...
>>> models
{'A': <__main__.A class at 0x...> # No B :(
リファクタリング（クラス属性の変更または新しい属性の追加）：
class ModelMetaclass(type):
def __new__(meta, name, bases, attrs):
fields = {}
for key, value in attrs.items():
if isinstance(value, Field):
value.name = '%s.%s' % (name, key)
fields[key] = value
for base in bases:
if hasattr(base, '_fields'):
fields.update(base._fields)
attrs['_fields'] = fields
return type.__new__(meta, name, bases, attrs)
class Model(object):
__metaclass__ = ModelMetaclass
Model一部のField属性をサブクラス化して定義するときはいつでも、それらに名前が挿入され（たとえば、より有益なエラーメッセージの場合）、_fieldsディクショナリにグループ化されます（簡単な反復のため、すべてのクラス属性とそのすべての基本クラスを調べる必要はありません）。毎回属性）：
>>> class A(Model):
... foo = Integer()
...
>>> class B(A):
... bar = String()
...
>>> B._fields
{'foo': Integer('A.foo'), 'bar': String('B.bar')}
繰り返しますが、これは（継承なしで）クラスデコレータで行うことができます。
def model(cls):
fields = {}
for key, value in vars(cls).items():
if isinstance(value, Field):
value.name = '%s.%s' % (cls.__name__, key)
fields[key] = value
for base in cls.__bases__:
if hasattr(base, '_fields'):
fields.update(base._fields)
cls._fields = fields
return cls
@model
class A(object):
foo = Integer()
class B(A):
bar = String()
# B.bar has no name :(
# B._fields is {'foo': Integer('A.foo')} :(
または明示的に：
class A(object):
foo = Integer('A.foo')
_fields = {'foo': foo} # Don't forget all the base classes' fields, too!
ただし、可読性と保守性のある非メタプログラミングの擁護に反して、これははるかに扱いにくく、冗長で、エラーが発生しやすくなります。
class B(A):
bar = String()
# vs.
class B(A):
bar = String('bar')
_fields = {'B.bar': bar, 'A.foo': A.foo}
最も一般的で具体的な使用例を検討した後、メタクラスを絶対に使用しなければならない唯一のケースは、クラス名または基本クラスのリストを変更したい場合です。一度定義すると、これらのパラメーターはクラスにベイクされ、デコレーターはありません。または関数がそれらをベイク解除できます。
class Metaclass(type):
def __new__(meta, name, bases, attrs):
return type.__new__(meta, 'foo', (int,), attrs)
class Baseclass(object):
__metaclass__ = Metaclass
class A(Baseclass):
pass
class B(A):
pass
print A.__name__ # foo
print B.__name__ # foo
print issubclass(B, A) # False
print issubclass(B, int) # True
これは、類似した名前または不完全な継承ツリーを持つクラスが定義されるたびに警告を発行するフレームワークで役立ちますが、これらの値を実際に変更するためにトローリング以外の理由を考えることはできません。たぶんデビッド・ビーズリーはできる。
とにかく、Python 3では、メタクラスにも__prepare__メソッドがあります。これにより、クラス本体を以外のマッピングに評価dictできるため、順序付けられた属性、オーバーロードされた属性、その他の邪悪な要素をサポートできます。
import collections
class Metaclass(type):
@classmethod
def __prepare__(meta, name, bases, **kwds):
return collections.OrderedDict()
def __new__(meta, name, bases, attrs, **kwds):
print(list(attrs))
# Do more stuff...
class A(metaclass=Metaclass):
x = 1
y = 2
# prints ['x', 'y'] rather than ['y', 'x']
class ListDict(dict):
def __setitem__(self, key, value):
self.setdefault(key, []).append(value)
class Metaclass(type):
@classmethod
def __prepare__(meta, name, bases, **kwds):
return ListDict()
def __new__(meta, name, bases, attrs, **kwds):
print(attrs['foo'])
# Do more stuff...
class A(metaclass=Metaclass):
def foo(self):
pass
def foo(self, x):
pass
# prints [<function foo at 0x...>, <function foo at 0x...>] rather than <function foo at 0x...>
順序付けられた属性は作成カウンターで達成でき、オーバーロードはデフォルトの引数でシミュレートできると主張するかもしれません。
import itertools
class Attribute(object):
_counter = itertools.count()
def __init__(self):
self._count = Attribute._counter.next()
class A(object):
x = Attribute()
y = Attribute()
A._order = sorted([(k, v) for k, v in vars(A).items() if isinstance(v, Attribute)],
key = lambda (k, v): v._count)
class A(object):
def _foo0(self):
pass
def _foo1(self, x):
pass
def foo(self, x=None):
if x is None:
return self._foo0()
else:
return self._foo1(x)
醜いだけでなく、柔軟性も低くなります。整数や文字列などの順序付けされたリテラル属性が必要な場合はどうでしょうか。のNone有効な値はxどうなりますか？
最初の問題を解決する創造的な方法は次のとおりです。
import sys
class Builder(object):
def __call__(self, cls):
cls._order = self.frame.f_code.co_names
return cls
def ordered():
builder = Builder()
def trace(frame, event, arg):
builder.frame = frame
sys.settrace(None)
sys.settrace(trace)
return builder
@ordered()
class A(object):
x = 1
y = 'foo'
print A._order # ['x', 'y']
そして、これが2番目のものを解決するための創造的な方法です：
_undefined = object()
class A(object):
def _foo0(self):
pass
def _foo1(self, x):
pass
def foo(self, x=_undefined):
if x is _undefined:
return self._foo0()
else:
return self._foo1(x)
しかし、これは単純なメタクラス（特に最初のメタクラスで、本当に脳を溶かすもの）よりもはるかにブードゥーです。私の要点は、メタクラスを不慣れで直観に反するものと見なすことですが、プログラミング言語の進化の次のステップとしてメタクラスを見なすこともできます。考え方を調整する必要があるだけです。結局のところ、関数ポインタで構造体を定義し、その関数への最初の引数としてそれを渡すことを含めて、おそらくCですべてを行うことができます。C ++を初めて見た人は、「この魔法は何ですか？コンパイラが暗黙的に渡しているのはなぜですか？thisメソッドにではなく、通常の静的関数に？引数については明示的で冗長である方がいい」とは言え、オブジェクト指向プログラミングは、それを手に入れるとはるかに強力になります。これは、ええと...準アスペクト指向プログラミングだと思います。メタクラスを理解すると、それらは実際には非常に単純なので、便利なときにメタクラスを使用しないのはなぜですか？
そして最後に、メタクラスはradであり、プログラミングは楽しいはずです。標準のプログラミング構造とデザインパターンを常に使用することは、退屈で面白みがなく、想像力を妨げます。少し生きて！これがあなただけのメタメタクラスです。
class MetaMetaclass(type):
def __new__(meta, name, bases, attrs):
def __new__(meta, name, bases, attrs):
cls = type.__new__(meta, name, bases, attrs)
cls._label = 'Made in %s' % meta.__name__
return cls
attrs['__new__'] = __new__
return type.__new__(meta, name, bases, attrs)
class China(type):
__metaclass__ = MetaMetaclass
class Taiwan(type):
__metaclass__ = MetaMetaclass
class A(object):
__metaclass__ = China
class B(object):
__metaclass__ = Taiwan
print A._label # Made in China
print B._label # Made in Taiwan
編集する
これはかなり古い質問ですが、まだ賛成票が出ているので、より包括的な回答へのリンクを追加したいと思いました。メタクラスとその使用法の詳細については、こちらの記事をご覧ください。