一篇文章告訴你什麼是 Python 元類

劉志軍發表於2018-01-28
Python

龜叔發明了 Python，然後整合了一堆概念在這門語言裡面，比如：迭代器，裝飾器，函式，生成器，類，物件，協程等等。

這些概念對初學者似乎沒一個好懂的，不過還有比這更難的概念，它是 Python 世界中的造物主，雖然我們很少去直接使用它，但天天都在用，它就是今天的主角------元類。

今天我的任務就是徹底明白什麼是元類，看懂了別忘了給我點個贊，分享給更多人。

要搞懂元類，我們還是先從物件說起。

物件（Object）

Python 一切皆物件，這句話你一定有聽說過（現在你就聽說了），一個數字是物件，一個字串是物件，一個列表是物件，一個字典是物件，例如：

>>> i = 10
>>> s = "abc"
>>> nums = [1,2,3]
>>> dicts = {"name":"zhang"}
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等號右邊是物件，左邊是給這些物件取的名字，任何物件都有3個關鍵屬性：標識、值、型別。

標識

標識就和人的身份證ID一樣，每個物件有唯一ID標識，在整個生命週期中都不會變，你可以認為標識是這個物件在計算機記憶體中的地址。通過函式 id() 可以檢視物件的ID標識。

>>> id(i)
40592592
>>> id(s)
44980584
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物件值

物件的第二個屬性是值，值很好理解，比如 i 的值是 10，s 的值是 abc，nums 的值就是 1,2,3。

型別

物件還有一個很重要的屬性就是型別，任何物件都有屬於自己的型別，物件就是由它的型別構造出來的，比如上面的 i 的型別是 int 型別，這個物件就是由 int 構造出來的。s 型別是字串型別，nums 的型別是列表型別，dicts 的型別是字典型別，它們都是由對應的型別構建出來的。

通過 type() 可以檢視物件的型別。

>>> type(i)
<class 'int'>
>>> type(s)
<class 'str'>
>>> type(nums)
<class 'list'>
>>> type(dicts)
<class 'dict'>
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物件的型別也和ID標識一樣，確定好之後就不會再變化了。

類與（例項）物件

除了系統已經定義好了的整數型別，字串型別，列表等型別之外，我們還可以建立自己的型別，用關鍵字 class 來定義。例如：

>>> class Person:
		# 這裡的 self 指某個例項物件自己
...     def __init__(self, name):
			# name 是例項的屬性
...         self.name = name
		# live 是類的屬性
		live = True
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這裡的 Person 就是自定義類，類是一個抽象的模版，既不指張三也不是李四，現在我們可以通過呼叫這個類來構造（例項化）出一個具體的，實在的，有名字的物件出來，這個物件稱之為例項物件。

>>> p1 = Person("zhangsan")
>>> p1.name
'zhangsan'
>>>
>>> p2 = Person("lisi")
>>> p2.name
'lisi'
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這裡的 p1、p2 就是例項化之後的（例項）物件，這兩個物件的型別都是 Person 類，類與（例項）物件的關係就像一個車輛模具與一輛被造出來的真實車的關係一樣。

>>> p1
<__main__.Person object at 0x0195AA30>
>>> type(p1)
<class '__main__.Person'> # 這裡的__main__是模組名稱
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類也是物件（又叫類物件）

剛剛我們說了一切都是物件，例項（真實車）是物件，類（模具）當然也是物件，因為它也是個實實在在存在的東西，

當 Python 直譯器執行到關鍵字 class 這個指令的時候，在內部就會建立一個名為 "Person" 的類，這個類也是個物件，我們稱之為類物件（注意區別例項物件），它一樣有ID標識、有型別、有值。例如：

>>> id(Person)
26564024
>>> type(Person)
<class 'type'>
>>> Person
<class '__main__.Person'>
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我們注意到這個 Person 這個類物件的型別叫 “type”，也就是說 Person 類是由 type 建立出來的，現在你要記住，p1，p2 是例項物件，而 Person 是類物件。另外，這個 type 是什麼鬼？

我們來回顧一下，例項物件 p1 的型別是類物件 Person，Person 的型別 type

>>> nums = [1,2,3]
>>> type(nums)
<class 'list'>
>>> type(list)
<class 'type'>
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nums 的型別是 list，list 的型別也是 type，字典類（dict）的型別也是 type，所有類的型別都是 type，也就是說所有的類都是由type 建立的。這個 type 就是元類，道生一，一生二，三生萬物，元類就是 Python 中的造物主。（元類自己也是物件）

一篇文章告訴你什麼是 Python 元類

現在我們都知道類（物件）可以使用 class 關鍵字建立，我們還知道類（物件）的型別是 type，既然知道了它的型別是 type，那麼肯定可以通過 type（元類）來建立。

用元類建立類

前面講到過，type 有一個作用是用於檢查物件的型別，其實它還有另外一個作用就是作為元類動態地建立類（物件）。

>>> Person = type("Person", (), {"live":True})
>>> Person
<class '__main__.Person'>
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Person 就是一個類，它等價於：

>>> class Person:
...     live = True
...
>>> Person
<class '__main__.Person'>
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用元類 type 建立類的語法是：

type(類名,基類元組(可以為空), 屬性字典)
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那麼元類到底有什麼用處呢？我們真的需要元類嗎？請關注下回講解，（留給大家多些時間消化，O(∩_∩)O）

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