如何自动将类装饰器应用于所有子类？

Question

我有以下代码：

from dataclasses import dataclass


class Expr:
    def __repr__(self):
        fields = ', '.join(f'{v!r}' for v in self.__dict__.values())
        return f'{self.__class__.__name__}({fields})'


@dataclass(repr=False)
class Literal(Expr):
    value: object


@dataclass(repr=False)
class Binary(Expr):
    lhs: Expr
    op: str
    rhs: Expr

此代码允许我定义表达式树并匹配它们，例如：

def fmt_ast(expr: Expr) -> str:
    match expr:
        case Literal(x):
            return str(x)
        case Binary(lhs, op, rhs):
            return f'({op} {fmt_ast(lhs)} {fmt_ast(rhs)})'
    assert False, 'Unreachable'


expr = Binary(Literal(42), '+', Literal(23))
print(fmt_ast(expr))
# (+ 42 23)

但是，我想避免手动装饰每个Expr子类。即我想跳过编写 @dataclass(repr=False)。 根据另一个答案，我重写了 Expr 如下：

class Expr:
    def __init_subclass__(cls, **kwargs):
        super().__init_subclass__(**kwargs)
        dataclass(repr=False)(cls)

    def __repr__(self):
        fields = ', '.join(f'{v!r}' for v in self.__dict__.values())
        return f'{self.__class__.__name__}({fields})'

...这似乎有效（甚至从子类中删除装饰器之后）。问题是，我不明白它为什么起作用：当然，我正在调用 dataclass 装饰器，但我没有做任何事情与结果，即装饰类型。我不会将其分配给任何东西（分配给什么？！），并且不会返回它，因为 __init_subclass__ 没有有意义的返回值。然而，代码继续运行，就像子类已用 dataclass 修饰一样。

然而，mypy (0.942) 揭开了我的虚张声势：

test/__init__.py:29：错误：类“test.Literal”未定义“__match_args__”
test/__init__.py:31：错误：类“test.Binary”未定义“__match_args__”
test/__init__.py:36：错误：“二进制”参数太多
test/__init__.py:36：错误：“Literal”的参数太多

我相信 mypy 是正确的，这给我留下了两个问题：

1. 为什么这似乎有效？
2. 如何正确地执行此操作，即满足mypy的方式，无需从头开始重新实现dataclass功能Expr 或其元类？

Answer 1

@juanpa.arrivilillaga 在评论中完美地解释了正在发生的事情，如下所示：

• dataclass 调用会就地修改类：同一个对象发生变异，以便获得新方法和新行为。
• mypy 无法知道新方法，因为它不运行代码：它是 dataclass 装饰器的特殊情况，因此在普通使用中它确实知道新方法属性。解决方法是将 dataclass 创建的方法添加到 Repr 中，这样 mypy 就会被愚弄。
• 对 dataclass 的某些调用可能会返回一个新对象，例如使用新的 slots 参数时，在这种情况下，__init_subclass__ 将无济于事，因为 dataclass 返回一个新的类，已构建以传递给它的基础为基础。对于相同的工作方法，您将必须使用元类，并重写其 __new__ 方法，而不是（或连同）普通继承。 metaclass.__new__ 方法必须返回将用作类的实际对象。

def __repr__(self):
   # ...
   # stand alone method which will be injected by the metaclass


class MExpr(type):
    def __new__(mcls, name, bases, ns):
        cls = super().__new__(mcls, name, bases, ns)
        cls.__repr__ = __repr__
        return dataclass(repr=False, slots=...)(cls)  

class Literal(metaclass=MExpr):
    ...