谁调用元类

Question

这实际上源于这里关于 SO 的讨论。

短版

def meta(name, bases, class_dict)
    return type(name, bases, class_dict)

class Klass(object):
    __metaclass__ = meta

meta() 在执行Klass 类声明时被调用。

（python 内部）代码的哪一部分实际调用了meta()？

加长版

当类被声明时，一些代码必须进行适当的属性检查，看看是否在一个类型上声明了__metaclass__。如果存在，它必须使用众所周知的(class_name, bases, class_dict) 属性对该元类执行方法调用。我不清楚哪个代码负责该调用。

我在 CPython 中做了一些挖掘（见下文），但我真的很想得到更接近明确答案的东西。

选项 1：直接调用

元类调用被硬连线到类解析中。如果是这样，有任何证据吗？

选项2：由type.__new__()调用

type_call() 中的代码调用type_new()，后者又调用_PyType_CalculateMetaclass()。这表明元类解析实际上是在调用type() 期间完成的，当时试图找出从type() 返回的值

这符合“类”是“返回对象的可调用对象”的概念。

选项 3：不同的东西

当然，我所有的猜测都可能完全错误。

我们在聊天中想出的一些例子：

示例 1：

class Meta(type):
    pass

class A:
    __metaclass__ = Meta

A.__class__ == Meta

这是Meta.__new__() 返回的内容，所以这似乎是合法的。元类将自己设置为A.__class__

示例 2：

class Meta(type):
    def __new__(cls, class_name, bases, class_dict):
        return type(class_name, bases, class_dict)

class A(object):
    __metaclass__ = Meta

A.__class__ == type

编辑 2：正确的初始版本，从 type 正确派生 Meta。

看起来还不错，但我不确定这是否符合我的想法。另外：使其行为类似于示例 1 的规范方法是什么？

编辑 3：使用 type.__new__(...) 似乎按预期工作，这似乎也有利于选项 2。

谁能对内部python魔术有更深入的了解吗？

编辑：A 非常简洁的元类入门：http://blog.ionelmc.ro/2015/02/09/understanding-python-metaclasses/。还有一些非常漂亮的图表、参考资料，也突出了 python 2 和 3 之间的区别。

编辑 3：对于 Python 3，下面有一个很好的答案。Python 3 使用 __build_class__ 创建一个类对象。 Python 2 中的代码路径——然而——不同。

Answer 1

元类在执行类定义时由解释器“实例化”。

Answer 2

在 Python 3 中，元类在 __build_class__ 内置函数的代码中被调用（调用它来处理 class 语句）。此函数是 Python 3 中的新功能，Python 2 中等效的 C 函数 build_class 并未在 Python 级别公开公开。但是，您可以在 python/ceval.c 中找到源代码

无论如何，这里是 Python 3 __build_class__ 实现中对元类对象的相关调用：

cls = PyEval_CallObjectWithKeywords(meta, margs, mkw);

变量meta 是元类（type 或从参数或基类类型中找到的另一个元类）。 margs 是带有位置参数的元组 (name, bases, dct) 和 mkw 是带有元类关键字参数的字典（仅限 Python 3）。

Python 2 代码做了类似的事情：

result = PyObject_CallFunctionObjArgs(metaclass, name, bases, methods,
                                      NULL);

Answer 3

您可以相对容易地找到答案。首先，让我们找到构建类的操作码。

>>> def f():
    class A(object):
        __metaclass__ = type

>>> import dis
>>> dis.dis(f)
  2           0 LOAD_CONST               1 ('A')
              3 LOAD_GLOBAL              0 (object)
              6 BUILD_TUPLE              1
              9 LOAD_CONST               2 (<code object A at 0000000001EBDA30, file "<pyshell#3>", line 2>)
             12 MAKE_FUNCTION            0
             15 CALL_FUNCTION            0
             18 BUILD_CLASS         
             19 STORE_FAST               0 (A)
             22 LOAD_CONST               0 (None)
             25 RETURN_VALUE    

所以操作码是BUILD_CLASS。现在让我们搜索该术语的来源（在github mirror 上很容易完成）。

您会得到几个结果，但其中最有趣的是Python/ceval.c，它声明了函数static PyObject * build_class(PyObject *, PyObject *, PyObject *);，并有一个BUILD_CLASS 的case 语句。搜索文件，您可以从第 4430 行找到 build_class 的函数定义。在第 4456 行我们找到了您要查找的代码：

result = PyObject_CallFunctionObjArgs(metaclass, name, bases, methods,
                      NULL);

所以答案是元类被负责执行BUILD_CLASS操作码的函数解析和调用。