Python：子类化`type`以创建专用类型（例如“整数列表”）

Question

我正在尝试创建一个新的类，这个类可以用来构建一些特别的类型，比如说一个叫做 ListType 的类型：

>>> ListOfInt = ListType(list, value_type=int)
>>> issubclass(ListOfInt, list)
True
>>> issubclass(list, ListOfInt)
False
>>> # And so on ...

不过，这个 ListOfInt 其实是不会被用来创建实例的！我只是把它当作 type 的一个实例来用，方便我跟其他类型进行比较……具体来说，我需要根据输入的类型来寻找合适的操作，而这个类型需要包含更多的信息（比如 list of int 或者 XML string 等等）。

所以我想出了这个：

class SpzType(type):

    __metaclass__ = abc.ABCMeta

    @classmethod
    def __subclasshook__(cls, C):
        return NotImplemented

    def __new__(cls, base, **features):
        name = 'SpzOf%s' % base.__name__
        bases = (base,)
        attrs = {}
        return super(SpzType, cls).__new__(cls, name, bases, attrs)

    def __init__(self, base, **features):
        for name, value in features.items():
            setattr(self, name, value)

在上面的代码中，abc 的用法并不是很明显……不过如果我想像上面例子那样写一个子类 ListType，那它就变得有用了……

基本功能其实是可以正常工作的：

>>> class SimpleType(SpzType): pass
>>> t = SimpleType(int)
>>> issubclass(t, int)
True
>>> issubclass(int, t)
False

但是当我尝试检查 t 是否是 SpzType 的实例时，Python 就出问题了：

>>> isinstance(t, SpzType)
TypeError: __subclasscheck__() takes exactly one argument (0 given)

我用 pdb.pm() 调试了一下，发现以下代码会引发错误：

>>> SpzType.__subclasscheck__(SimpleType)
TypeError: __subclasscheck__() takes exactly one argument (0 given)

这真奇怪？！显然有个参数……那这是什么意思呢？有什么想法吗？我是不是用错了 abc？

Answer 1

我不太明白你想要达到什么效果。也许直接使用 abc 不如用 collections 模块更好？

关于通用集合类的更多信息，可以查看 PEP 3119

Answer 2

你想做的事情可能可以通过一个类工厂函数来更简单地实现，像下面这样。对我来说，这样可以更清楚地理清我想要操作的不同层级。

def listOf(base, types={}, **features):
    key = (base,) + tuple(features.items())
    if key in types:
        return types[key]
    else:

        if not isinstance(base, type):
            raise TypeError("require element type, got '%s'" % base)

        class C(list):

             def __init__(self, iterable=[]):
                 for item in iterable:
                     try:    # try to convert to desired type
                         self.append(self._base(item))
                     except ValueError:
                         raise TypeError("value '%s' not convertible to %s"
                            % (item, self._base.__name__))

              # similar methods to type-check other list mutations

        C.__name__ = "listOf(%s)" % base.__name__
        C._base = base
        C.__dict__.update(features)  
        types[key] = C
        return C

注意，我在这里使用了一个 dict 作为缓存，这样对于特定的元素类型和特性组合，你会得到相同的类对象。这就意味着 listOf(int) is listOf(int) 总是会返回 True。

Answer 3

感谢kindall的评论，我把代码改成了下面这样：

class SpzType(abc.ABCMeta):

    def __subclasshook__(self, C):
        return NotImplemented

    def __new__(cls, base, **features):
        name = 'SpzOf%s' % base.__name__
        bases = (base,)
        attrs = {}
        new_spz = super(SpzType, cls).__new__(cls, name, bases, attrs)
        new_spz.__subclasshook__ = classmethod(cls.__subclasshook__)
        return new_spz

    def __init__(self, base, **features):
        for name, value in features.items():
            setattr(self, name, value)

简单来说，SpzType现在是abc.ABCMeta的一个子类，而subclasshook被实现成了一个实例方法。这样做效果很好，我觉得这很优雅！！！

补充一下：有个小问题……因为__subclasshook__需要是一个类方法，所以我必须手动调用这个类方法……否则如果我想实现__subclasshook__的话，它就不工作了。