为什么类 __dict__ 和 __weakref__ 从未在 Python 中重新定义？

Question

类创建似乎永远不会重新 - 定义__dict__ 和__weakref__ class 属性（即，如果它们已经存在于超类的字典中，则它们是未添加到其子类的字典中），但始终重新 - 定义__doc__ 和__module__ class 属性。为什么？

>>> class A: pass
... 
>>> class B(A): pass
... 
>>> class C(B): __slots__ = ()
... 
>>> vars(A)
mappingproxy({'__module__': '__main__',
              '__dict__': <attribute '__dict__' of 'A' objects>,
              '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'A' objects>,
              '__doc__': None})
>>> vars(B)
mappingproxy({'__module__': '__main__', '__doc__': None})
>>> vars(C)
mappingproxy({'__module__': '__main__', '__slots__': (), '__doc__': None})

>>> class A: __slots__ = ()
... 
>>> class B(A): pass
... 
>>> class C(B): pass
... 
>>> vars(A)
mappingproxy({'__module__': '__main__', '__slots__': (), '__doc__': None})
>>> vars(B)
mappingproxy({'__module__': '__main__',
              '__dict__': <attribute '__dict__' of 'B' objects>,
              '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'B' objects>,
              '__doc__': None})
>>> vars(C)
mappingproxy({'__module__': '__main__', '__doc__': None})

Answer 1

类的__dict__（如果存在）中的'__dict__' 和'__weakref__' 条目是用于从实例内存布局中检索实例的dict 指针和weakref 指针的描述符。它们不是实际类的 __dict__ 和 __weakref__ 属性——它们由元类上的描述符管理。

如果一个类的祖先已经提供了这些描述符，那么添加这些描述符是没有意义的。然而，一个类确实需要它自己的__module__ 和__doc__，不管它的父类是否已经有一个——类继承其父类的模块名称或文档字符串是没有意义的。

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您可以在type_new 中看到实现，type.__new__ 的（非常长的）C 实现。查找add_weak 和add_dict 变量——这些变量决定type.__new__ 是否应该在类的实例内存布局中为__dict__ 和__weakref__ 添加空间。如果type.__new__ 决定应该为实例内存布局中的这些属性之一添加空间，它还会将getset 描述符添加到类（通过tp_getset）以检索属性：

if (add_dict) {
    if (base->tp_itemsize)
        type->tp_dictoffset = -(long)sizeof(PyObject *);
    else
        type->tp_dictoffset = slotoffset;
    slotoffset += sizeof(PyObject *);
}
if (add_weak) {
    assert(!base->tp_itemsize);
    type->tp_weaklistoffset = slotoffset;
    slotoffset += sizeof(PyObject *);
}
type->tp_basicsize = slotoffset;
type->tp_itemsize = base->tp_itemsize;
type->tp_members = PyHeapType_GET_MEMBERS(et);

if (type->tp_weaklistoffset && type->tp_dictoffset)
    type->tp_getset = subtype_getsets_full;
else if (type->tp_weaklistoffset && !type->tp_dictoffset)
    type->tp_getset = subtype_getsets_weakref_only;
else if (!type->tp_weaklistoffset && type->tp_dictoffset)
    type->tp_getset = subtype_getsets_dict_only;
else
    type->tp_getset = NULL;

如果add_dict 或add_weak 为假，则不保留空间且不添加描述符。 add_dict 或 add_weak 为假的一个条件是父母之一是否已经保留了空间：

add_dict = 0;
add_weak = 0;
may_add_dict = base->tp_dictoffset == 0;
may_add_weak = base->tp_weaklistoffset == 0 && base->tp_itemsize == 0;

此检查实际上并不关心任何祖先描述符，只关心祖先是否为实例 dict 指针或弱引用指针保留空间，因此如果 C 祖先保留空间没有提供描述符，则child 不会保留空间或提供描述符。例如，set 有一个非零的tp_weaklistoffset，但没有__weakref__ 描述符，所以set 的后代也不会提供__weakref__ 描述符，即使set 的实例（包括子类实例）支持弱引用。

您还将在 may_add_weak 的初始化中看到 && base->tp_itemsize == 0 - 您无法将弱引用支持添加到具有可变长度实例的类的子类中。