为什么从实例获取类属性会引发 AttributeError？

Question

通常，您可以从该类的实例访问常规类属性/字段。但是，当尝试访问类 property 时，会引发 AttributeError。为什么实例看不到类对象的属性？

class Meta(type):

    @property
    def cls_prop(cls):
        return True


class A(metaclass=Meta):
    cls_attr = True


A.cls_attr # True
A.cls_prop # True
a = A()
a.cls_attr # True
a.cls_prop # AttributeError: 'A' object has no attribute 'cls_prop'

Answer 1

这是由于属性查找的工作方式。在尝试检索 实例中的属性，Python 会这样做：

1. 调用实例的类__getattribute__（不是元类__getattribute__），这反过来会：

   1. 按照方法解析顺序检查实例的类及其超类的属性。它不会继续到类的类（元类） - 它遵循继承链..

      1. 如果在类中找到该属性并且它具有__get__ 方法，使其成为描述符：以实例及其类作为参数调用__get__ 方法 - 返回值用作属性值
         • 注意：对于使用__slots__ 的类，每个实例属性都记录在一个特殊的描述符中——该描述符存在于类本身中并且有一个__get__ 方法，因此插槽类的实例属性在此检索步骤
      2. 如果没有__get__ 方法，它只是跳过类的搜索。

   2. 检查实例本身：该属性应作为实例__dict__ 属性中的条目存在。如果是，则返回相应的值。 （__dict__ 是一个特殊的属性，可以在 cPython 中直接访问，否则将遵循上面开槽属性的描述符规则）

   3. 再次检查类（及其继承层次结构）的属性，这一次，不管它是否具有__get__ 方法。如果找到，则使用它。类中的此属性检查直接在类及其超类__dict__ 中执行，而不是通过以递归方式调用它们自己的__getattribute__。 (*)

2. 类（或超类）__getattr__ 方法被调用，如果它存在的话，带有属性名称。它可能会返回一个值，也可能会引发 AttributeError（__getattr__ 与低级 __getattribute__ 不同，更容易自定义）

3. 引发了AttributeError。

(*) 这是回答您问题的步骤：不会在元类中搜索实例中的属性。在上面的代码中，如果您尝试使用A.cls_prop 作为属性，而不是A().cls_prop，它将起作用：直接从类中检索属性时，它在上面的检索算法中扮演“实例”的角色。

(**) 注意。这个属性检索算法描述比较完整，但是对于属性赋值和删除，不是检索，而是一个描述符有一些区别，根据它是否具有__set__（或__del__）方法，使其成为“数据描述符”与否：非数据描述符（例如在实例的类主体中定义的常规方法）直接分配在实例的字典上，因此仅针对该实例覆盖和“关闭”方法。数据描述符将调用其__set__ 方法。

如何使元类中定义的属性适用于实例：

如您所见，属性访问是非常可定制的，如果您想在可从实例工作的元类中定义“类属性”，则可以轻松自定义代码以使其正常工作。一种方法是添加到您的基类（而不是元类）中，__getattr__ 将在元类上查找自定义描述符并调用它们：

class Base(metaclass=Meta):
    def __getattr__(self, name):
        metacls = type(cls:=type(self))
        if hasattr(metacls, name):
            metaattr = getattr(metacls, name)
            if isinstance(metaattr, property):  # customize this check as you want. It is better not to call it for anything that has a `__get__`, as it would retrieve metaclass specific stuff, such as its __init__ and __call__ methods, if those were not defined in the class.
                attr = metaattr.__get__(cls, metacls)
                return attr
        return super().__getattr__(name)

和：

In [44]: class A(Base):
    ...:     pass
    ...:

In [45]: a = A()

In [46]: a.cls_prop
Out[46]: True

Answer 2

您看到的错误不是因为属性和属性行为之间的任何差异，而是因为您在 Meta 中定义属性和在 A 类中定义属性。如果您在 A 中定义该属性，它将正常工作。