Python中如何創建一個元類

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什么是Python元類？

Python元類是與Python的面向對象編程概念相關的高級功能之一。它確定類的行為，并進一步幫助其修改。

用Python創建的每個類都有一個基礎的Metaclass。因此，在創建類時，您將間接使用元類。它隱式發生，您無需指定任何內容。

與元編程相關聯的元類決定了程序對其自身進行操作的能力。 學習元類可能看起來很復雜，但是讓我們先從一些類和對象的概念入手，以便于理解。

Python中的類和對象

類是一個藍圖，是具有對象的邏輯實體。 一個簡單的類在聲明時沒有分配任何內存，它是在創建一個類的實例時發生的。

通過創建的對象，可以訪問該類。該類僅用作模板。對象的屬性本質上意味著我們可以在運行時與它進行交互，傳遞諸如變量之類的參數，進行存儲，修改，也可以與它進行交互。

可以使用__class__屬性檢查對象的類。讓我們看一個簡單的例子：

class Demo: 
       pass       
#This is a class named demo
 test=Demo()
print(test.__class__)  #shows class of obj
print(type(test))  #alternate method

Output: <class '__main__.Demo'>

Python大量處理類和對象的概念，并允許輕松，順利地進行應用程序開發。但是，什么使Python與Java和C這樣的語言不同呢？Python中的所有內容都可以定義為具有屬性和方法的對象。 主題演講是Python中的類不過是更大類的另一個對象。

類為對象定義規則。同樣，元類負責為類分配行為。我們已經知道，類是對象，就像每個對象都有一個實例一樣，類是元類的實例。

但是也有像Ruby和Objective-C這樣的語言也支持元類。那么，是什么使Python Metaclass更好，為什么還要學習它呢？答案是Python中的動態類。讓我們仔細看看。

Python中的動態類

Python是一種動態編程語言，并允許在運行時創建類。與C ++等其他語言不同，后者僅允許在編譯時創建類。在靈活性方面，Python優于其他靜態類型的語言。

動態和靜態類型語言之間的差異并不大， 但是在Python中，它由于提供元編程而變得更加有用。

但是，如果我告訴您還有另一個關鍵功能將Python與其他編程語言區分開呢？

諸如Java或C ++之類的語言具有float，char，int等數據類型，而Python將每個變量視為對象。每個對象都屬于一個類，例如int類或str類。您可以使用稱為type（）的內置函數來簡單地檢查任何變量的類。

number = 10993
print("Type associated is:", type(number))
name = "Aishwarya"
print("Type associated is:", type(name))

Output:

Type associated is: <class 'int'>

Type associated is: <class 'str'>

現在，您了解了Python中的所有內容都有與之關聯的類型。在下一個主題中，我們將嘗試了解元類實際上是如何工作的。

Python元類如何工作？

每當創建一個類時，都會調用默認的Metaclass類型。 元類包含名稱，基類集以及與該類關聯的屬性等信息。因此，在實例化一個類時，將調用帶有這些參數的類。可以通過兩種方法創建元類：

1. 類型類

2. 自定義元類

讓我們繼續輸入class以及如何創建class。

類型類

Python有一個稱為type的內置元類。與Java或C不同，那里有主要的數據類型。Python中的每個變量或對象都有一個與之關聯的類。Python使用幕后的Type類創建所有類。在上一個主題中，我們看到了如何使用type（）檢查對象的類。讓我們舉一個例子，說明如何通過創建一個簡單的類來定義新類型。

class Edureka():
obj = Edureka()
 
print(type(obj))

Output: <class '__main__.Edureka'>

print(type(Edureka))

Output: <class 'type'>

在上面的代碼中，我們有一個名為Edureka的類，以及一個關聯的對象。我們通過簡單地在該類型之后創建一個名為自身的類，創建了一個名為Edureka的新類型。在第二個代碼中，當我們檢查Edureka類的類型時，其結果為“類型”。

因此，除非另有定義，否則元類使用類型類來創建所有其他類。我們可以通過兩種方法訪問Type類：

當我們通過類型類傳遞參數時，它使用以下語法。

type(__name__, __base__, attributes)

• 名稱是一個字符串，并帶有類名

• 該基礎是一個元組，可幫助創建子類

• 屬性是字典，并分配鍵值對

由于Python中的類的行為與對象相似，因此可以用相同的方式更改其行為。我們可以在類內添加或刪除方法，類似于對對象的處理方式。

現在您已經知道Metaclass在Python中創建了所有其他類，并使用類型class定義了它們的行為。但是，您一定想知道，我們還有其他方法可以創建元類嗎？因此，讓我們看看如何創建一個自定義的元類。

Python中的自定義元類

現在我們知道并理解類型類如何工作。現在該學習如何創建自定義元類了。我們可以通過執行動作或代碼注入來修改類的工作。為此，我們可以在創建類定義時將Metaclass作為關鍵字傳遞。另外，我們可以通過簡單地繼承通過此Metaclass關鍵字實例化的類來實現此目的。

在創建新類時，Python查找__metaclass__ 關鍵字。以防萬一，如果不存在。它遵循類型類層次結構。

Python在命名空間中執行所有字典后，將調用類型對象，后者創建類的對象。我們可以使用兩種方法來創建自定義元類。

class EduFirst(type):
def __new__(cls, name, base_cls, dict):
pass
class EduSecond(type):
def __init__(self, name, base_cls, dict):
pass

讓我詳細解釋這兩種方法：

1. __new __（）： 當用戶要在類創建之前定義元組字典時使用。它返回一個類的實例，并且很容易覆蓋/管理對象流。

2. __init __（）：在創建對象并對其進行初始化之后調用它。

Python中的__call__是什么？

在正式的Python文檔中，__call__方法可用于定義自定義元類。同樣，當調用類定義自定義行為時，我們可以覆蓋__prepare__之類的其他方法。

就像類如何像創建對象的模板一樣，元類也像類創建模板一樣。因此，元類也稱為類工廠。

請參見下一個示例：

class Meta(type):
def __init__(cls, name, base, dct):
cls.attribute = 200
class Test(metaclass = Meta):
pass
Test.attribute

Output: 200

元類允許自定義類。還有多種其他有效且簡單得多的方法可以通過這些方法實現相同的輸出。這樣的例子之一就是使用裝飾器。

裝飾器vs元類

Decorator是Python的一項流行功能，它允許您向代碼中添加更多功能。裝飾器是可調用的對象，可幫助修改現有的類甚至函數。在編譯期間，部分代碼將調用并修改另一部分。此過程也稱為元編程。

def decorator(cls):
class NewClass(cls):
attribute = 200
 return NewClass
@decorator
Class Test1:
 pass
@decorator
 
Class Test2:
 pass
Test1.attribute
 
Test2.attribute

到此，關于“Python中如何創建一個元類”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！