扩展类（猴子补丁）如何在 Python 中工作？

Question

class Foo(object):
  pass

foo = Foo()
def bar(self):
  print 'bar'

Foo.bar = bar
foo.bar() #bar

来自 JavaScript，如果“类”原型增加了某个属性。众所周知，该“类”的所有实例都将在其原型链中具有该属性，因此不必对其任何实例或“子类”进行修改。

从这个意义上说，像 Python 这样的基于类的语言如何实现猴子补丁？

Answer 1

真正的问题是，怎么可能不呢？在 Python 中，类本身就是一等对象。对类实例的属性访问是通过查找实例上的属性，然后是类，然后是父类（按照方法解析顺序）来解决的。这些查找都是在运行时完成的（就像 Python 中的所有内容一样。）如果在创建实例后向类添加属性，实例仍然会“看到”新属性，因为没有什么可以阻止它。

换句话说，它之所以有效，是因为 Python 不缓存属性（除非您的代码这样做），因为它不使用负缓存或影子类或任何会抑制它的优化技术（或者，当 Python 实现这样做时） ，他们考虑到类可能会改变）并且因为一切都是运行时的。

Answer 2

我刚刚阅读了一堆文档，据我所知，foo.bar 是如何解决的整个故事如下：

• 我们可以通过以下过程找到foo.__getattribute__吗？如果是这样，请使用foo.__getattribute__('bar') 的结果。
  • （查找__getattribute__不会导致无限递归，但实现可能会。）
  • （实际上，我们总是会在新式对象中找到__getattribute__，因为object 中提供了默认实现 - 但该实现属于以下过程。;)）
  • （如果我们在Foo中定义一个__getattribute__方法，并访问foo.__getattribute__，foo.__getattribute__('__getattribute__') 将被调用！但这确实不意味着无限递归 - 如果你小心点 ;) )
• bar 是 Python 运行时提供的属性的“特殊”名称（例如，__dict__、__class__、__bases__、__mro__）？如果是这样，请使用它。 （据我所知，__getattribute__ 属于这一类，可以避免无限递归。）
• bar 是否在 foo.__dict__ 字典中？如果是这样，请使用foo.__dict__['bar']。
• foo.__mro__ 是否存在（即foo 实际上是一个类）？如果是这样的话，
  • 对于foo.__mro__[1:] 中的每个基类base：
    • （请注意，第一个将是 foo 本身，我们已经搜索过了。）
    • bar 在base.__dict__ 中吗？如果是这样的话：
      • 让x 成为base.__dict__['bar']。
      • 我们能找到（同样，递归，但不会造成问题）x.__get__？
        • 如果是这样，请使用x.__get__(foo, foo.__class__)。
        • （请注意，函数bar 本身就是一个对象，Python 编译器会自动为函数赋予一个设计为以这种方式使用的__get__ 属性。）
        • 否则，请使用x。
• 对于foo.__class__.__mro__ 的每个基类base：
  • （请注意，这种递归不是问题：那些属性应该始终存在，并且属于“由 Python 运行时提供”的情况。foo.__class__.__mro__[0] 将始终为foo.__class__，即在我们的示例中为Foo。 )
  • （请注意，即使foo.__mro__ 存在，我们也会这样做。这是因为类也有一个类：它的名称是type，除其他外，它还提供了用于计算__mro__ 属性的方法首先。）
  • bar 在base.__dict__ 中吗？如果是这样的话：
    • 让x 成为base.__dict__['bar']。
    • 我们能否找到（再次，递归，但不会造成问题）x.__get__？
      • 如果是这样，请使用x.__get__(foo, foo.__class__)。
      • （请注意，函数bar 本身就是一个对象，Python 编译器会自动为函数赋予一个设计为以这种方式使用的__get__ 属性。）
      • 否则，请使用x。
• 如果我们仍然没有找到可以使用的东西：我们可以通过前面的过程找到foo.__getattr__吗？如果是这样，请使用foo.__getattr__('bar') 的结果。
• 如果一切都失败了，raise AttributeError。

bar.__get__ 并不是一个真正的函数——它是一个“方法包装器”——但你可以想象它是这样实现的：

# Somewhere in the Python internals
class __method_wrapper(object):
    def __init__(self, func):
        self.func = func
    def __call__(self, obj, cls):
        return lambda *args, **kwargs: func(obj, *args, **kwargs)
        # Except it actually returns a "bound method" object
        # that uses cls for its __repr__
    # and there is a __repr__ for the method_wrapper that I *think*
    # uses the hashcode of the underlying function, rather than of itself,
    # but I'm not sure.

# Automatically done after compiling bar
bar.__get__ = __method_wrapper(bar)

顺便说一句，在__get__ 中发生的“绑定”自动附加到bar（称为描述符），或多或少是您必须指定@987654380 的原因@ 参数显式地用于 Python 方法。在 Javascript 中，this 本身就很神奇；在 Python 中，只有将事物绑定到 self 的过程才是神奇的。 ;)

是的，您可以在您自己的对象上显式设置 __get__ 方法，并在您为对象的实例设置类属性然后从另一个类的实例。 Python 非常具有反射性。 :) 但是，如果您想学习如何做到这一点，并真正全面了解情况，请have a lot 阅读to do。 ;)