資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：先簡單介紹下中的元類。元類就是創建類的類，對于元類來說，類是它的實例，將返回。中的所有類，都是的實例，換句話說，是元類的基類。
我在看源代碼的時候，經常蹦出這一句：How does it work!竟然有這種操作？本系列文章，試圖剖析代碼中發生的魔法。順便作為自己的閱讀筆記，以作提高。
先簡單介紹下Python中的元類(metaclass)。元類就是創建類的類，對于元類來說，類是它的實例，isinstance(cls, metaclass)將返回True。Python中的所有類，都是type的實例，換句話說，type是元類的基類。使用type創建一個類的方法如下：
>>>type("MyClass", (), {})
注：使用type創建的類和使用元類的類，都是新式類
使用元類后，該類將由定義的元類實例化來創建。定義的方法在Python 2與Python 3中有所不同：
# Python 2:
class MyClass(object):
__metaclass__ = MyMeta
# Python 3:
class MyClass(metaclass=MyMeta):
pass
如果你的項目需要兼容Python 2和Python 3，就需要使用一種方法，同時支持Python 2和Python 3。元類有兩個基本特性：
元類實例化得到類
元類能被子類繼承
根據這兩個特性，我們不難得到解決方案：
用元類實例化得到一個臨時類
定義類時繼承這個臨時類
我們可以寫出一個with_metaclass函數：
def with_metaclass(meta, *bases):
"""Compatible metaclass
:param meta: the metaclass
:param *bases: base classes
"""
return meta("temp_class", bases, {})
# Testing:
class TestMeta(type):
def __new__(cls, name, bases, d):
d["a"] = "xyz"
return type.__new__(cls, name, bases, d)
class Foo(object):pass
class Bar(with_metaclass(TestMeta, Foo)): pass
我們就創建了一個以TestMeta為元類，繼承Foo的類Bar。驗證：
>>> Bar.a "xyz" >>> Bar.__mro__ (, , , )
一切正常，但我們看到在Bar的mro里混進了一個臨時類temp_class，你忽略它吧，有時會很麻煩。作為完美主義者，我想尋找一種解決辦法，不要在mro中引入多余的類。
Python的six模塊專門為解決Python 2to3兼容問題而生，模塊里帶有一個with_metaclass函數，我們來看它是怎么實現的：（為了debug，添加了一個print語句）
def with_metaclass(meta, *bases):
class metaclass(type):
def __new__(cls, name, this_bases, d):
print(cls, "new is called")
return meta(name, bases, d)
return type.__new__(metaclass, "temp_class", (), {})
# Testing:
class TestMeta(type):
def __new__(cls, name, bases, d):
d["a"] = "xyz"
print(cls, "new is called")
return type.__new__(cls, name, bases, d)
一時看不懂？沒關系，我們來用用看，為了看清楚過程，我們分成兩步執行：
>>> temp = with_metaclass(TestMeta, Foo) >>> class Bar(temp): pass ....metaclass"> new is called new is called >>> Bar.a "xyz" >>> Bar.__mro__ ( , , )
我們明明生成了一個臨時類temp_class，但后來竟然消失了！下面來仔細分析函數的運行過程。首先我們看到，執行第一步生成臨時類時，兩個__new__都沒有調用，而第二步定義類時，兩個__new__都調用了。奧秘就在函數的返回語句return type.__new__(metaclass, "temp_class", (), {})，它創建了一個臨時類，具有如下屬性：
名稱為temp_class
是函數內部類metaclass的實例，它的元類是metaclass
沒有基類
創建時僅調用了type的__new__的方法
這是一個metaclass實例的不完全版本。接下來，定義Bar時，Bar得到繼承的元類metaclass，過程如下：
實例化metaclass
調用metaclass.__new__
返回meta(name, bases, d)， meta=TestMeta，bases=(Foo,)
調用TestMeta.__new__實例化得到Bar
Bar的基類由第3步得到，于是就去除了temp_class，這其實用到了閉包，with_metaclass返回的臨時類中，本身無任何屬性，但包含了元類和基類的所有信息，并在下一步定義類時將所有信息解包出來。
以上就是with_metaclass源代碼的解析，通過這篇文章，相信能加深元類與閉包的理解。
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