不可变类型允许在 Python 中进行子类化

Question

我想要拥有不可变的类型，理想情况下，它们可以整理自己的散列和相等性，但可以轻松地进行子类化。我开始使用 namedtuple：

class Command(namedtuple('Command', 'cmd_string')):

  def valid_msg(msg):
    return True

  def make_command(msg):
    if self.valid_msg(msg):
      return '%s:%s' % (self.cmd_string, msg)
    else:
      raise ValueError(INVALID_MSG)

.. .但这并不适合子类化。直接子类化这意味着元组的名称保持不变（对于打印......没什么大不了的），但更重要的是您不能添加字段：

class LimitedLengthCommand(Command):

  # I want to have self.length! Where does it go?

  def valid_msg(msg):
    return len(msg) <= self.length

简单地创建另一个命名元组（根据文档）意味着我不不继承任何方法！

做这样的事情最简单、最容易的方法是什么？我打算有 Command 的多个子类（例如十六进制文字、1-或0 等），但没什么复杂的。善用多重继承并不是必要的。

Answer 1

这是一个元类可以做你想做的事（我认为）。它的工作原理是将要继承的方法存储在字典中，然后手动将它们插入到新类字典中。它还存储传递给 namedtuple 构造函数的属性字符串，并将其与子类中的属性字符串合并。然后，它将其传递给 namedtuple 并返回一个从结果 namedtuple 继承的类，并在其字典中包含所有适当的方法。由于元类派生自 abc.ABCMeta，因此您可以免费进行工作类型检查。下面是构造几个类的样子：

class Foo(object):
    __metaclass__ = ImmutableMeta
    _attributes_ = 'a b'

    def sayhi(self):
        print "Hello from {0}".format(type(self).__name__)

class Bar(Foo):
    _attributes_ = 'c'

    def saybye(self):
        print "Goodbye from {0}".format(type(self).__name__)

这是元类：

import collections as co
import abc

class ImmutableMeta(abc.ABCMeta):

    _classes = {}

    def __new__(meta, clsname, bases, clsdict):
        attributes = clsdict.pop('_attributes_')

        if bases[0] is object:
            # 'new' class
            methods = clsdict
        else:
            # we're 'inheriting' from an existing class
            base = bases[0]
            attributes = meta._classes[base]['attributes'] + ' ' + attributes
            base_methods = meta._classes[base]['methods'].copy()
            base_methods.update(clsdict)
            methods = base_methods

        # construct the actual base class and create the return class
        new_base = co.namedtuple(clsname + 'Base', attributes)
        cls = super(ImmutableMeta, meta).__new__(meta, clsname, (new_base,),
                                                 methods)

        # register the data necessary to 'inherit' from the class
        # and make sure that it passes typechecking
        meta._classes[cls] = {'attributes': attributes,
                              'methods': methods}
        if bases[0] is not object:
            base.register(cls)
        return cls

这是一些微不足道的测试代码。

a = Foo(1, 2)
a.sayhi()

b = Bar(1, 2, 3)
b.sayhi()  # 'inherited' from class Foo
b.saybye()

try:
    b.c = 1         # will raise an AttributeError
except AttributeError:
    print "Immutable"

print "issubclass(Bar, Foo): {0}".format(issubclass(Bar, Foo))

try:
   d =  {b: 1}        # No problems
except TypeError:
    print "Cant put it in a dict"
else:
    print "Can put it in a dict"

希望有帮助。如果您不想将每个方法附加到每个应该继承它的类，您还可以提供一个默认的 __getattr__ 来查找元类字典并从中找到适当的方法。这需要以某种方式将基类硬编码到方法中，可能使用闭包。