New Style Classes of Python

by thinker

關鍵字:

從 $Python$ 2.2.x 之後，引進了 new style class，以漸進式的方式，消除過去 built-in type 和 user-defined classes 之間的差異。最大的差異是 Guido van Rossum 在 linkname:[Unifying types and classes in $Python$ 2.2] http://www.python.org/download/releases/2.2.3/descrintro/#introduction 寫道: ```Perhaps the most obvious one is the restriction against using built-in types (such as the type of lists and dictionaries) as a base class in a class statement. ''' 這些差異暫且不論，我們著眼在新的設計， New Style Class。

== 新設計 ==
在新的設計中，每一種 data type，甚至是 built-in 的 int、list、dictionary...... 等，都可以當作 user-defined class 的 base class。然而，這不是重點，我們想知道是怎麼做的。

在新設計中，class 多了一個 special method: __new__。當呼叫 class 以建立一個 intance 時，$Python$ 首先呼叫 class 的 __new__ method，然後才呼叫 __init__。__new__ 的作用是傳回 class  的 instance，再由 __init__ 初始化。

$Python$ 透過多種途徑產生 object，大部份都會尊循前面所提的過程，先呼叫 __new__ 然後呼叫 __init__，但有時侯 __init__ 並不會被呼叫。例如透過 pickle 將 object load 進記憶體。但 __new__ 是一定會被執行的。

== Immutable Built-in Type ==
immutable built-in type 是指 int、float、string...... 這類的 type，一旦建立之後，就無法改變。當我們投定一個 int 變數的值時，其實是指定另一個 int object 給變數。像這種 immutable type，就無法在 __init__ 裡，去改變其內容，因為這時物件已建立了，無法改變。

__new__ 是在 instance 建立之前呼叫，目的是傳回一個新的 instance。因此，我們可以透過修改傳遞給 base class 的參數，達到 customize 的目的。我們以 inch 為例，自動將英寸轉成公分:
{{{
class inch(float):
    def __new__(cls, arg=0.0):
        return float.__new__(cls, arg * 2.54)
>>> print inch(1.0)
2.54
>>>
}}}
如此就可以在一開始就指定不同的值，而非事後修改。

__new__ 提供機會，在 instance 建立之前，改變建立 isntance 的流程。

== __metaclass__ ==
__new__ 提供改變建立 instance 流程的機會，而 metaclass 則提供改變建立 class 流程的機會。New style class 的每一個 class 都是一個物件，也有自己的 class，也就是 class 的 class，稱為 metaclass。

metaclass 可透過 class 的 __metaclass__ 這個 class 變數指定，當 $Python$ run 到定義 class 的指令時，將建立一個 dictionary，包含 class 所定義的所有變數和函數。如果 class 或 base classes 是定義 __metaclass__，且 __metaclass__ 為 class M，則 $Python$ 執行:
{{{
cls = M.__new__(M, name, bases, dict)
assert cls.__class__ is M
M.__init__(cls, name, bases, dict)
}}}
類似這樣的指令。其中 cls 是和新 class 同名的變數符號，而 name 是 class 名稱字串，bases 是所有的 base classes，dict 就是前面提到的 dictionary。這些動作其實就是為 M 建立一個新的 instance，只是這個 instance 剛好也是一個 class。

== 使用 metaclass ==
metaclass 有什麼用呢？幫你快速建立某一類的 class。例如:我們可以設計一個 remote object proxy 的 metaclass。
{{{
class remote_obj:
    def __init__(cls, name, base, dict):
        super(remote_obj, cls).__init__(cls, name, base, dict)
        for name in dict:
            setattr(cls, name, create_stub(name, dict))

class a:
    __metaclass__ = remote_obj
    def foo(self):
        pass
    def bar(self, a):
        pass
}}}
那麼，任何呼叫 a.foo() 和 a.bar() 都會經過 stub 傳送到遠端。

如果有多於一個以上的 base class 有定義 __metaclass__，那要用哪一個？這個問題請參考 Guido 的文章 :p

== 結論 ==
New style class 除了提供 built-in type 和  user-defined class 的一致性，也增加更多彈性，讓 meta programming 更易實現。作為 $Python$ 的 programmer，你可以不用理會這些新功能，但了解並學習這些新功能，將開啟你更大的想象空間。

最後更新時間: 2006-10-04 19:49:33 CST | 引用

查詢:

COMMENTS: