使用从C语言实现的另一个类派生的类上的元类

Question

我正在做一个ctypes插入式替换/扩展，遇到了一个我不完全理解的问题。你知道吗

我正在尝试为回调函数装饰器构建一个类工厂，类似于CFUNCTYPE和WINFUNCTYPE。这两个工厂都产生从ctypes._CFuncPtr派生的类。与每个ctypes函数接口一样，它们具有argtypes和restype等属性。我想扩展这些类，允许一个名为some_param的附加属性，我想，为什么不呢，让我们用“getter”和“setter”方法试试这个-这有多难。。。你知道吗

因为我试图对类的属性（不是对象的属性）使用“getter”和“setter”方法（@property），所以我最终编写了一个元类。因为我的类是从ctypes._CFuncPtr派生的，所以我认为我的元类一定是从ctypes._CFuncPtr.__class__派生的（这里我可能错了）。你知道吗

下面的例子有点像：

import ctypes

class a_class:

    def b_function(self, some_param_parg):

        class c_class_meta(ctypes._CFuncPtr.__class__):
            def __init__(cls, *args):
                super().__init__(*args) # no idea if this is good ...
                cls._some_param_ = some_param_parg
            @property
            def some_param(cls):
                return cls._some_param_
            @some_param.setter
            def some_param(cls, value):
                if not isinstance(value, list):
                    raise TypeError('some_param must be a list')
                cls._some_param_ = value

        class c_class(ctypes._CFuncPtr, metaclass = c_class_meta):
            _argtypes_ = ()
            _restype_ = None
            _flags_ = ctypes._FUNCFLAG_STDCALL # change for CFUNCTYPE or WINFUNCTYPE etc ...

        return c_class

d_class = a_class().b_function([1, 2, 3])
print(d_class.some_param)
d_class.some_param = [2, 6]
print(d_class.some_param)
d_class.some_param = {} # Raises an error - as expected

到目前为止，好-使用上述任何进一步不工作了。下面的伪代码（如果用于DLL或共享对象的实际函数）将失败-实际上，它将导致CPython解释器出错。。。你知道吗

some_routine = ctypes.windll.LoadLibrary('some.dll').some_routine
func_type = d_class(ctypes.c_int16, ctypes.c_int16) # similar to CFUNCTYPE/WINFUNCTYPE
func_type.some_param = [4, 5, 6] # my "special" property
some_routine.argtypes = (ctypes.c_int16, func_type)
@func_type
def demo(x):
    return x - 1
some_routine(4, demo) # segfaults HERE!

我不完全确定出了什么问题。ctypes._CFuncPtr是用C实现的，这可能是一个相关的限制。。。我也可能在元类的实现中犯了错误。有人能启发我吗？你知道吗

（对于其他上下文，我正在处理this function。）

Answer 1

也许ctypes元类作为子类根本不能很好地工作——因为它本身是用C编写的，它可能会绕过路由继承强加给某些快捷方式，最终以失败告终。你知道吗

理想情况下，这种“不良行为”必须被正确地记录下来，作为针对CPython的ctypes的bug填充并修复——据我所知，能够修复ctypes bug的人并不多。你知道吗

另一方面，仅仅因为想要类级别的属性就拥有一个元类是过分的。你知道吗

Python的property本身就是预先制作的，非常有用的内置类，它实现了descriptor protocol。您自己创建的任何实现适当的__get__和__set__方法的类都可以替换“property”（通常，当在属性属性之间共享逻辑时，会产生更短、不重复的代码）

不过，不幸的是，第二种情况下，描述符设置器只适用于实例，而不适用于类（这是有意义的，因为执行cls.attr将获得特殊的代码保护值，并且无法对其调用__set__方法）

因此，如果您可以“手动”设置cls.__dict__中的值并将您的逻辑放入__get__属性中，您可以执行以下操作：

PREFIX = "_cls_prop_"

class ClsProperty:
    def __set_name__(self, owner, name):
        self.name = name

    def __get__(self, instance, owner):
        value = owner.__dict__.get(PREFIX + self.name)
        # Logic to transform/check value goes here:
        if not isinstance(value, list):
            raise TypeError('some_param must be a list')
        return value


def b_function(some_param_arg):

    class c_class(ctypes._CFuncPtr):
        _argtypes_ = ()
        _restype_ = None
        _flags_ = 0 # ctypes._FUNCFLAG_STDCALL # change for CFUNCTYPE or WINFUNCTYPE etc ...

        _some_param_ = ClsProperty()

    setattr(c_class, PREFIX + "_some_param_", some_param_arg) 

    return c_class


d_class = b_function([1, 2, 3])
print(d_class._some_param_)
d_class._some_param_ = [1, 2]
print(d_class._some_param_)

如果这不起作用，我认为其他尝试扩展CTypes元类的方法无论如何都不会起作用，但是如果您想尝试，而不是“元属性”，您可以尝试自定义元类“__setitem__”，以执行参数检查，而不是使用property。你知道吗