如何强制子类具有 __slots__？

Question

我有 __slots__ 的课：

class A:
    __slots__ = ('foo',)

如果我创建一个子类而不指定__slots__，则子类将有一个__dict__：

class B(A):
    pass

print('__dict__' in dir(B))  # True

有什么方法可以防止B 拥有__dict__ 而无需设置__slots__ = ()？

Answer 1

@AKX 的答案几乎是正确的。我认为__prepare__ 和元类确实是可以很容易解决的方法。

回顾一下：

• 如果类的命名空间在类主体执行后包含__slots__ 键，则该类将使用__slots__ 而不是__dict__。
• 可以在使用__prepare__ 执行类主体之前将名称注入类的命名空间。

因此，如果我们只是从 __prepare__ 返回包含键 '__slots__' 的字典，那么该类将（如果在评估类主体期间未再次删除 '__slots__' 键）使用 __slots__ 而不是__dict__。 因为__prepare__ 只是提供了初始命名空间，所以可以轻松地覆盖__slots__ 或在类主体中再次删除它们。

因此，默认情况下提供__slots__ 的元类如下所示：

class ForceSlots(type):
    @classmethod
    def __prepare__(metaclass, name, bases, **kwds):
        # calling super is not strictly necessary because
        #  type.__prepare() simply returns an empty dict.
        # But if you plan to use metaclass-mixins then this is essential!
        super_prepared = super().__prepare__(metaclass, name, bases, **kwds)
        super_prepared['__slots__'] = ()
        return super_prepared

因此，每个具有此元类的类和子类（默认情况下）在其命名空间中都会有一个空的__slots__，从而创建一个“带插槽的类”（__slots__ 被故意删除除外）。

只是为了说明这是如何工作的：

class A(metaclass=ForceSlots):
    __slots__ = "a",

class B(A):  # no __dict__ even if slots are not defined explicitly
    pass

class C(A):  # no __dict__, but provides additional __slots__
    __slots__ = "c",

class D(A):  # creates normal __dict__-based class because __slots__ was removed
    del __slots__

class E(A):  # has a __dict__ because we added it to __slots__
    __slots__ = "__dict__",

通过 AKZ 回答中提到的测试：

assert "__dict__" not in dir(A)
assert "__dict__" not in dir(B)
assert "__dict__" not in dir(C)
assert "__dict__" in dir(D)
assert "__dict__" in dir(E)

并验证它是否按预期工作：

# A has slots from A: a
a = A()
a.a = 1
a.b = 1  # AttributeError: 'A' object has no attribute 'b'

# B has slots from A: a
b = B()  
b.a = 1
b.b = 1  # AttributeError: 'B' object has no attribute 'b'

# C has the slots from A and C: a and c
c = C()
c.a = 1
c.b = 1  # AttributeError: 'C' object has no attribute 'b'
c.c = 1

# D has a dict and allows any attribute name
d = D()  
d.a = 1
d.b = 1
d.c = 1

# E has a dict and allows any attribute name
e = E()  
e.a = 1
e.b = 1
e.c = 1

正如评论（Aran-Fey）中指出的那样，del __slots__ 和将 __dict__ 添加到 __slots__ 之间是有区别的：

这两个选项之间存在细微差别：del __slots__ 不仅会为您的班级提供__dict__，还会为您的班级提供__weakref__ 插槽。

Answer 2

像这样的元类和the __prepare__() hook怎么样？

import sys


class InheritSlots(type):
    def __prepare__(name, bases, **kwds):
        # this could combine slots from bases, I guess, and walk the base hierarchy, etc
        for base in bases:
            if base.__slots__:
                kwds["__slots__"] = base.__slots__
                break
        return kwds


class A(metaclass=InheritSlots):
    __slots__ = ("foo", "bar", "quux")


class B(A):
    pass


assert A.__slots__
assert B.__slots__ == A.__slots__
assert "__dict__" not in dir(A)
assert "__dict__" not in dir(B)

print(sys.getsizeof(A()))
print(sys.getsizeof(B()))

出于某种原因，这仍然会打印64, 88——也许继承类的实例总是比基类本身重一点？