Python元编程详细教程

简单定义“元编程是一种编写计算机程序的技术，这些程序可以将自己看做数据，因此你可以在运行时对它进行内审、生成和/或修改”，本博参考<<Python高级编程>>将对元编程内容进行详细描述，若有不正确之处希望大家指出。

1. 概述

Python元编程有两种方法，一是采用类似“装饰器”的工具对基本元素（例如函数、类、类型）内审和对其进行实时创建和修改，二是运用类型"元类"的方式对类实例的创建过程进行修改，甚至于允许重新设计Python面对对象编程范式的实现。

2. 装饰器

对wraps装饰器的使用进行补充说明，在类装饰器中使用闭包会导致生成的对象不再是被装饰的类的实例，二是在装饰器函数创建的子类的实例，这会影响__name__和__doc__等属性，在上篇我们使用@wraps装饰器对函数装饰器进行操作让问题得到解决，但在类装饰器中这一方法无效。

3. 元类

元类是Python的一个重要特性，是定义其他类的类，理解其工作方式，最重要的是要知道定义了对象实例的类也是对象，那么它一定有与其相关联的类，所有的类定义的基类都是内置的type类。

#coding=utf-8

class MyClass:
    pass

if __name__ == "__main__":
    myclass = MyClass()
    print ("type of myclass:", type(myclass))
    print ("type of MyClass:", type(MyClass))

>>> type of myclass: <class '__main__.MyClass'>
>>> type of MyClass: <class 'type'>

3.1 type()语法

type()类作为class语句的动态等效，给定类名，基类名和属性映射会创建一个新类

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def func1(self):
    print (1)

def func2(*argv):
    print (argv)

if __name__ == "__main__":
    MyClass = type("MyClass",(object, ), {"func1":func1, "func2":func2})
    a = MyClass()
    print (type(a))
    a.func1()
    a.func2(2)

>>> <class '__main__.MyClass'>
>>> 1
>>> (<__main__.MyClass object at 0x01A02270>,2)

3.2 元类的常用模板

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'''元类模板 '''
class MyClass(type):
#创建一个空的命名空间，返回一个空的dict   
    @classmethod
    def __prepare__(mcs, name, bases, **kwargs):
        print ("MyClass __prepare__")
        return super().__prepare__(name, bases, **kwargs)   

    def __new__(mcs, name, bases, namespace):
        print ("MyClass __new__")
        return super().__new__(mcs, name, bases, namespace)

    def __init__(cls, name, bases, namespace, **kdargv):
        print ("MyClass __init__")   
        super().__init__(name, bases, namespace)

    def __call__(cls, *argv, **kdargv):
        print ("MyClass __call__")
        return super().__call__(*argv, **kdargv)

class _MyClass(metaclass=MyClass):
    def __new__(cls):
        print ("_MyClass __new__")
        return super().__new__(cls)

    def __init__(self):
        print("__MyClass __init__")
        super().__init__()

if __name__ == "__main__":
    a =  _MyClass()

>>> MyClass __prepare__
>>> MyClass __new__
>>> MyClass __init__
>>> MyClass __call__
>>> _MyClass __new__
>>> __MyClass __init_

用class语句创建的每个类都隐式的使用type作为元类，可以用metaclass=“指定元类”的方式改变这一默认行为。

3.3 元类的使用

元类是一种非常强大的特性，但总是会是代码更加复杂，将其用于任意类型的类时，这可能会降低代码的鲁棒性，我们必须灵活的使用元类。

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class OrderedMeta(type):
    @classmethod
    def __prepare__(mcs, name, bases, **kdargv):
        return super().__prepare__(mcs, name, bases, **kdargv)

    def __new__(mcs, name, bases, namespace):
        namespace["orderofattr"] = list(namespace.keys())
        return super().__new__(mcs, name, bases, namespace)
        
class test(metaclass = OrderedMeta):
    first = 8
    secord = 2

if __name__ == "__main__":
    print (test.orderofattr)    
    print (test.__dict__.keys())

>>> ['__module__', '__qualname__', 'first', 'secord']
>>> dict_keys(['__module__', 'first', 'secord', 'orderofattr', '__dict__', '__weakre
>>> f__', '__doc__'])