通用元类以跟踪子类？

Question

通用元类以跟踪子类？

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我正在尝试编写一个通用的元类来跟踪子类。

由于我希望这是通用的，所以我不想在这个元类中硬编码任何类名，因此我想出了一个函数来生成正确的元类，例如：

def make_subtracker(root):
    class SubclassTracker(type):
        def __init__(cls, name, bases, dct):
            print('registering %s' % (name,))
            root._registry.append(cls)
            super(SubclassTracker, cls).__init__(name, bases, dct)
    return SubclassTracker

通过这种方式，我可以使用以下代码为特定的根类生成元类：

__metaclass__ = make_subtracker(Root)

这就是我遇到问题的地方。我无法做到这一点：

class Root(object):
   _registry = []
   __metaclass__ = make_subtracker(Root)

...因为当我使用 make_subtracker(Root) 时，Root 还没有被定义。我尝试稍后添加 __metaclass__ 属性，以便至少可以应用于子类:

class Root(object):
   _registry = []

Root.__metaclass__ = make_subtracker(Root)

...但这并不起作用。当类定义被读取时，__metaclass__有特殊的处理方式，详见自定义类创建。

我正在寻求建议以实现此目标（无论是在运行时更改类的元类使其应用于其子类，还是采用其他替代方案）。

- Carles Barrobés

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请不要这样做。之后的人会将其删除，因为它太复杂了。请使用一个工厂函数来创建适当子类的对象。 - S.Lott

3个回答

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Python自动为新式类执行此操作，如在这个答案中提到的那样，用于类名查找其所有子类的问题，请参考此处。

- martineau

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虽然这在技术上确实可以跟踪，但根据您的使用情况，它可能不是非常高效。它返回一个列表，因此如果您正在寻找具有特定属性的类，则必须遍历整个列表。使用元类允许您以任何您想要的方式高效地索引子类。 - Cerin

@Cerin：也许……如果高效率是一个关注点或问题——这不能从问题中确定，因为它没有指定信息将如何使用。无论如何，我很想看到你的想法的具体实现，因为所有其他答案目前也都是基于列表的——所以请随意添加你自己的答案。 - martineau

@martinaeu，我的实现与aaronasterling的相同，只是注册表是一个字典而不是列表，并且密钥是您想要为每个类使用的任何哈希表示。我目前将其用作Django中register()模式的替代方法，以将ModelForm类与唯一的slug关联起来，以便快速URL调度。 - Cerin

@Cerin：aaronasterling的回答存在一些问题，而且对于我们许多人来说，与Django相关的参考意义不大，因此，请发布一些代码或编辑现有的答案。 - martineau

你过于防御了。我并没有批评的意思。我只是提出了一个我认为别人可能想考虑的观点。 - Cerin

@Cerin：如果有人对于搜索列表的效率不满意，可以看一下我自己的答案，它返回一个将所有子类名称映射到子类的字典--这可以被修改以返回不同类型的映射，因为它在定义每个子类时都可以访问。 - martineau

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我一直在尝试的东西（已经可行）如下：

def sublass_registry():
    ''' Create a metaclass to register subclasses '''

    class SublassRegistryMeta(type):
        def __init__(cls, name, bases, classdict):
            if classdict.get('__metaclass__') is SublassRegistryMeta:
                SublassRegistryMeta.lineage = [cls] # put root class at head of a list
            else:
                # sublclasses won't have __metaclass__ explicitly set to this class
                # we know they're subclassees because this ctor is being called for them
                SublassRegistryMeta.lineage.append(cls) # add subclass to list
            type.__init__(cls, name, bases, classdict)

    return SublassRegistryMeta

def subclasses(cls):
    ''' Return a list containing base and subclasses '''

    try:
        if cls.__metaclass__.lineage[0] is cls: # only valid for a root class
            return cls.__metaclass__.lineage
    except AttributeError:
        pass
    return None

class Car(object): # root class
    __metaclass__ = sublass_registry()

class Audi(Car): # inherits __metaclass__
    pass

class Ford(Car): # inherits __metaclass__
    pass

class Audi2(Audi): # sub-subclass also inherits __metaclass__
    pass

print subclasses(Car)
# [<class '__main__.Car'>, <class '__main__.Audi'>, <class '__main__.Ford'>, <class '__main__.Audi2'>]
print subclasses(Audi)
# None

- martineau

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可以查看英文原文，
原文链接

- aaronasterling · Accepted Answer

我认为你想要类似于这样的东西（未经测试）：

class SubclassTracker(type):
    def __init__(cls, name, bases, dct):
        if not hasattr(cls, '_registry'):
            cls._registry = []
        print('registering %s' % (name,))
        cls._registry.append(cls)
        super(SubclassTracker, cls).__init__(name, bases, dct)

然后，针对 Python 2，你可以这样调用它：

class Root(object):
    __metaclass__ = SubclassTracker

适用于 Python 3

class Root(object, metaclass=SubclassTracker):

请注意，你不需要将_registry属性添加到类中，因为这样的东西是元类的作用。既然你已经有了一个这样的元类（指现有的metaclass），那就可以直接使用。

同时，请注意将注册代码移到else子句中，以防止该类注册自身为子类。