Python：继承基本Dataclass的Dataclass，如何将值从基本类升级到新类？

Question

如何将基础数据类的值升级到继承它的数据类中？

示例（Python 3.7.2）

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Person:
    name: str 
    smell: str = "good"    

@dataclass
class Friend(Person):

    # ... more fields

    def say_hi(self):        
        print(f'Hi {self.name}')

friend = Friend(name='Alex')
f1.say_hi()

打印出 "Hi Alex"

random_stranger = Person(name = 'Bob', smell='OK')

返回随机陌生人 "Person(name='Bob', smell='OK')"。

如何将随机陌生人变成朋友？

Friend(random_stranger)

返回 "Friend(name=Person(name='Bob', smell='OK'), smell='good')"。

我想要的结果是 "Friend(name='Bob', smell='OK')"。

Friend(random_stranger.name, random_stranger.smell)

这个方法可以运行，但我如何避免复制所有字段？

或者说，我不能在继承自dataclasses的类上使用@dataclass装饰器吗？

- 576i

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也许更简单的方法是在Person类中创建一个方法 def become_friend(self): return Friend(self.name, self.smell, other_parameters)？ - sanyassh

你还不熟悉dataclasses吗？但是你尝试过改变类吗？rs.class = Friend。这在为等价性设计的类上很有效（状态机模式）。 - JL Peyret

@JLPeyret 那听起来像是一场灾难的好配方。 - Arne

Answer 1

你所要实现的功能可以通过工厂方法模式来实现，可以在Python类中直接使用@classmethod关键字进行实现。

只需在基类定义中包含一个数据类工厂方法，就像这样：

import dataclasses

@dataclasses.dataclass
class Person:
    name: str
    smell: str = "good"

    @classmethod
    def from_instance(cls, instance):
        return cls(**dataclasses.asdict(instance))

任何继承此基类的新数据类现在都可以像这样创建彼此的实例^[1]:

@dataclasses.dataclass
class Friend(Person):
    def say_hi(self):        
        print(f'Hi {self.name}')

random_stranger = Person(name = 'Bob', smell='OK')
friend = Friend.from_instance(random_stranger)
print(friend.say_hi())
# "Hi Bob"

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^{[1]_{如果您的子类引入了没有默认值的新字段，您试图从子类实例创建父类实例，或者您的父类具有init-only参数，则无法正常工作。}}

- Arne

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请参见 https://dev59.com/OlQJ5IYBdhLWcg3wAA1S#74184041，了解为什么当字段本身是数据类时，此答案会出现错误。 - Ethereal

这并没有展示出Friend有额外属性的情况，那么会发生什么呢？ - undefined

Answer 2

您可能不希望将 class 本身作为可变属性，而是使用诸如枚举之类的东西来指示此类状态。根据要求，您可以考虑以下几种模式之一：

class RelationshipStatus(Enum):
    STRANGER = 0
    FRIEND = 1
    PARTNER = 2

@dataclass
class Person(metaclass=ABCMeta):
    full_name: str
    smell: str = "good"
    status: RelationshipStatus = RelationshipStatus.STRANGER

@dataclass
class GreetablePerson(Person):
    nickname: str = ""

    @property
    def greet_name(self):
        if self.status == RelationshipStatus.STRANGER:
            return self.full_name
        else:
            return self.nickname

    def say_hi(self):
        print(f"Hi {self.greet_name}")

if __name__ == '__main__':
    random_stranger = GreetablePerson(full_name="Robert Thirstwilder",
                                      nickname="Bobby")
    random_stranger.status = RelationshipStatus.STRANGER
    random_stranger.say_hi()
    random_stranger.status = RelationshipStatus.FRIEND
    random_stranger.say_hi()

你可能也希望以trait/mixin的方式实现这个功能。不需要创建一个名为 GreetablePerson 的类，而是创建一个名为 Greetable 的抽象类，让你的具体类继承它们两个。

你还可以考虑使用优秀的后移 attrs 包，这将使你更加灵活。同时，你可以使用 evolve() 函数创建一个新对象。

friend = attr.evolve(random_stranger, status=RelationshipStatus.FRIEND)

- Bob Zimmermann

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在 Person 类中设置 metaclass=ABCMeta 的目的是什么？Person 类仍然可以直接实例化。 - Yu Chen

你是对的。为了使其无法实例化，必须添加一个 abstractmethod，然后在尝试实例化时会引发异常。我不知道是否同意需要一个 abstractmethod，我可能会将其视为一种遗漏。但是 Python 倾向于对类型错误保持非攻击性，因此这可能是 Python 哲学的问题。我会将它保留下来以表明意图，并且除非它代表“人”的通用接口部分，否则也不会添加 abstractmethod。在这种情况下，也许 say_hi() 会比较合适。 - Bob Zimmermann

Answer 3

dataclasses.asdict 是递归的（详见文档）， 所以如果字段本身是数据类，则出现在其他答案中的 dataclasses.asdict(instance) 会出错。相反，应该定义：

from dataclasses import fields

def shallow_asdict(instance):
  return {field.name: getattr(instance, field.name) for field in fields(instance)}

使用它来初始化一个Friend对象，以Person对象的字段为基础：

friend = Friend(**shallow_asdict(random_stranger))

assert friend == Friend(name="Bob", smell="OK")

- amka66

Answer 4

vars(stranger) 会返回一个数据类实例 stranger 的所有属性的字典。由于数据类的默认 __init__() 方法接受关键字参数，twin_stranger = Person(**vars(stranger)) 将创建一个新实例，并复制其值。如果您提供了额外的参数，那么这也适用于派生类，例如 stranger_got_friend = Friend(**vars(stranger), city='Rome')：

from dataclasses import dataclass


@dataclass
class Person:
    name: str
    smell: str


@dataclass
class Friend(Person):
    city: str

    def say_hi(self):
        print(f'Hi {self.name}')


friend = Friend(name='Alex', smell='good', city='Berlin')
friend.say_hi()  # Hi Alex
stranger = Person(name='Bob', smell='OK')
stranger_got_friend = Friend(**vars(stranger), city='Rome')
stranger_got_friend.say_hi()  # Hi Bob

- phispi

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在数据类中，不应使用 vars 来获取属性，而是应该使用 dataclass.asdict。vars 将包括仅初始化和类变量，并且如果使用 __slots__ 存储属性，则无法正常工作，这些都是不支持的坏处。这就是为什么存在 dataclass.asdict 的原因。 - Arne

dataclass.asdict 在我的使用场景中无法正常工作，因为它会递归地转换子数据类（文档中指出：“数据类、字典、列表和元组都会被递归处理。”）。我的数据类通常具有应保持为数据类的子数据类。 - phispi

没错，我能理解它对你的情况不起作用。 - Arne