Как добавить атрибуты в метакласс Python?

В этой статье объясняется, что такое метакласс в языке программирования Python и как добавить атрибуты в метакласс Python. Во-первых, давайте разберемся, что такое метакласс. Это достаточно продвинутая тема Python, и ожидаются следующие предварительные условия.

Вы хорошо разбираетесь в концепциях Python OOP.
Вы знакомы с языком программирования Python.

Чтобы понять метаклассы, вам нужно понять классы Python. В большинстве языков класс — это просто план, описывающий, как создаются объекты. В Python классы — это гораздо больше. Мало того, что классы определяют, как создаются экземпляры, классы Python сами по себе являются объектами. Поскольку классы являются объектами в Python, они являются экземплярами специального класса, называемого метаклассом, и все метаклассы являются экземплярами класса типов, которые создают эти объекты класса. Класс Type — это метакласс по умолчанию, отвечающий за создание классов. Проще говоря, объекты Python — это экземпляры класса, а классы — экземпляры метакласса. Следующая диаграмма резюмирует эту идею.

Содержание

Когда использовать метакласс
Создание метакласса
Добавление атрибутов в созданный метакласс
Добавление нового атрибута
Полный код

Когда использовать метакласс

Если класс определен, а метакласс не определен, используется метакласс типа по умолчанию. Если метакласс указан, то базовый класс не является экземпляром type(), он будет использоваться непосредственно как тип для базового класса.
Если вы хотите, чтобы ваш класс автоматически менялся при создании, используйте метакласс.

Ниже приведена простая демонстрация того, как атрибуты могут быть определены и добавлены в метакласс в Python.

Создание метакласса

Чтобы добавить атрибуты в метакласс в Python, сначала нам нужно создать метакласс, в Python мы создаем метакласс так же, как обычный класс, который наследует класс типа. Здесь создается метакласс с именем DemoMetaClass, который наследует класс типа, как показано ниже:

__new__(): метод, вызываемый перед __init__(). Создает и возвращает объект.
cls: относится к классу, в котором вызывается __new__.
name: Обратитесь к имени класса.
base: это родительский класс данного класса.
defcl:определяет некоторые определения для класса.

Python3

class DemoMetaClass(type):

    attr1 = 1

    def __new__(cls, name, base, defcl):

        obj = super().__new__(cls, name, base, defcl)

        obj.attr2 = 2

        return obj

Добавление атрибутов в созданный метакласс

Теперь, когда мы создали метакласс с именем DemoMetaClass и определили атрибуты attr1 и atrr2 при его определении, давайте создадим базовый класс, являющийся экземпляром этого метакласса. Как видите, мы создали 2 класса: первый — это класс Student по умолчанию, а второй — Demo с метаклассом DemoMetaCLass.

Python3

# Default Class

class Student():

pass

# Base class inherited DemoMetaClass metaclass

class Demo(metaclass=DemoMetaClass):

pass

print("Student class is instance of ", type(Student))

print("Demo class is instance of ", shamtype(Demo), end="\n\n")

print(f"DemoMetaClass \nattr1 => {Demo.attr1} \nattr2 => {Demo.attr2}\n")

Вывод:

На изображении ниже показано, что по умолчанию метакласс является классом типов, как в случае класса Student, в то время как в случае Demo метаклассом является DemoMetaClass. Поскольку Demo является базовым классом DemoMetaClass, он также обладает атрибутами своего метакласса, который печатается на выходе.

Добавление нового атрибута

Мы также можем добавить атрибуты в метакласс, как мы это делаем с обычным классом в Python. Как вы можете видеть в выводе выше, в DemoMetaClass добавлен новый атрибут с именем attr3 со значением 3.

Python3

# Adding a new attribute attr3 to DemoMetaClass

DemoMetaClass.attr3 = 3

print(

f"DemoMetaClass \nattr1= > {Demo.attr1} \nattr2 = > {

Demo.attr2}\nattr3= > {Demo.attr3}")

Вывод:

Полный код

Python3

# Custom MetaClass Defined for demo

class DemoMetaClass(type):

    attr1 = 1

    def __new__(cls, name, base, defcl):

        obj = super().__new__(cls, name, base, defcl)

        obj.attr2 = 2

        return obj

# Default Class

class Student():

    pass

# Base class inherited DemoMetaClass metaclass

class Demo(metaclass=DemoMetaClass):

    pass

print("Student class is instance of ", type(Student))

print("Demo class is instance of ", type(Demo), end="\n\n")

print(f"DemoMetaClass \nattr1 => {Demo.attr1} \nattr2 => {Demo.attr2}\n")

# Adding a new attribute attr3 to DemoMetaClass

DemoMetaClass.attr3 = 3

print(

    f"DemoMetaClass \nattr1 => {Demo.attr1} \nattr2 => {Demo.attr2}\nattr3 => {Demo.attr3}")

Вывод:

Student class is instance of  <class 'type'>
Demo class is instance of  <class '__main__.DemoMetaClass'>

DemoMetaClass 
attr1 => 1 
attr2 => 2

DemoMetaClass 
attr1 => 1 
attr2 => 2
attr3 => 3