类继承与__new__

Question

我在理解类的 __metaclass__ 属性和实际的继承之间感到很困惑，还有 __new__ 方法在这两种情况下是怎么被调用的。我遇到的问题是因为在研究 Django 框架中的一些模型代码。

假设我想在子类的 Meta 子类中给一个类添加一个属性：

class Parent(type):

    def __new__(cls, name, base, attrs):
        meta = attrs.pop('Meta', None)
        new_class = super(Parent, cls).__new__(cls, name, base, attrs)
        new_class.fun = getattr(meta, 'funtime', None)
        return new_class

我不明白为什么 Django 的代码中实际调用了 __new__ 方法，但当我尝试写类似的代码时却不行。

根据我的经验，下面的代码实际上并没有调用父类的 __new__ 方法：

class Child(Parent):
    class Meta:
       funtime = 'yaaay'

C = Child()

当我尝试这样做时，它会报错，显示 TypeError：

TypeError: __new__() takes exactly 4 arguments (1 given)

不过我查看的源代码似乎是可以这样工作的。

我知道可以通过元类来实现这个功能：

class Child(object):
    __metaclass__ = Parent

但是我不明白为什么他们的方法对他们有效，而对我却不行，因为不使用 __metaclass__ 的方式在制作可分发模块时会更简洁。

有人能帮我指点一下我缺少了什么吗？

谢谢！

Answer 1

在一个扩展了 type 的元类中，__new__ 是用来创建类的。

在一个普通的类中，__new__ 是用来创建实例的。

元类就是用来创建类的类。你可能对类的继承和元类的概念感到困惑。

你的 Child 类继承了 Parent，你想创建一个 Child 的实例。但是，Parent 是一个元类，这意味着 Parent.__new__ 不应该用来创建类的实例。

Answer 2

在Django中，Model 其实不是一个元类。真正的元类是 ModelBase。这就是为什么他们的方法能奏效，而你的方法却不行的原因。
而且，最新版本的Django使用了一个辅助函数，six.with_metaclass，来包装 'ModelBase'。

如果我们想要遵循Django的风格，Parent 和 Child 类看起来会像这样：

def with_metaclass(meta, base=object):
    """Create a base class with a metaclass."""
    return meta("NewBase", (base,), {})

class ParentBase(type):
    def __new__(cls, name, base, attrs):
        meta = attrs.pop('Meta', None)
        new_class = super(ParentBase, cls).__new__(cls, name, base, attrs)
        new_class.fun = getattr(meta, 'funtime', None)
        return new_class

class Parent(with_metaclass(ParentBase)):
    pass

class Child(Parent):
    class Meta:
       funtime = 'yaaay'

c = Child()

>>> c.fun
'yaaay'

我们先来关注一下 Parent。它几乎等同于：

NewBase = ParentBase("NewBase", (object,), {})
class Parent(NewBase):
    pass
    

关键在于如何理解 ParentBase("NewBase", (object,), {})。
让我们回想一下 type() 的用法。

type(name, bases, dict)

这个函数有三个参数，返回一个新的类型对象。它本质上是类声明的一种动态形式。第一个参数是类名，成为 name 属性；第二个参数是基类的元组，成为 bases 属性；第三个参数是包含类体定义的字典，成为 dict 属性。例如，下面这两个语句创建的类型对象是完全相同的：

因为 ParentBase 是一个元类，属于 type 的子类。所以，ParentBase("NewBase", (object,), {}) 和 type("NewBase", (object,), {}) 非常相似。在这种情况下，唯一的区别是动态创建的类不是 type 的实例，而是 ParentBase 的实例。换句话说，NewBase 的元类是 ParentBase。Parent 等同于：

class NewBase(object):
    __metaclass__ = ParentBase

class Parent(NewBase):
    pass
    

最后，我们得到了一个 __metaclass__。