Pythonのメタクラスを使用したメタプログラミング

メタプログラミングという用語は、コンピュータープログラムがそれ自体を操作したり、知識を持ったりしようとするコンピュータープログラミングを指します。 Pythonは、メタクラスと呼ばれる新しいタイプのクラスを介したクラスのメタプログラミングをサポートしています。

Pythonのメタクラスを介したメタプログラミングは、既存のコードを変更、ラップ、または生成することによってコードを操作する関数とクラスを構築することです。

メタプログラミングの主な機能は次のとおりです-

• メタクラス
• デコレータ
• クラスデコレータ

メタクラスとは

メタクラスの非常に限定された定義は、クラスを作成するクラスである可能性があります。 Pythonはオブジェクト指向言語であり、すべてがオブジェクトであり、クラスも例外ではありません。 classキーワードでクラスを定義すると、Pythonは実際にそれを実行してから、オブジェクトを生成します。オブジェクトであるため、関数パラメータとして、属性の割り当て、コピー、追加などを行うことができます。メタクラスを使用すると、クラスのプロパティの変更、プロパティの正当性の確認など、クラスの生成を制御できます。

Python組み込みメタクラス

すべてのクラスのメタクラスはタイプです

class a:
pass

print(type(a))

出力：

<class 'type'>

上記の出力から、「a」（クラス）がクラス型のオブジェクトであることがわかります。 「a」（クラス）はクラス型のインスタンスであるとも言えます。したがって、typeはメタクラスです。したがって、Pythonでは、すべてのクラスが組み込みのメタクラスタイプに属します。

メタクラスを使用してPythonクラスを作成する

上記の例で見たように、タイプはデフォルトのメタクラスです。このデフォルトのmetaclass（type）を使用して、新しいクラスを作成できます。

>>> class hello(object):
pass

この方法でも手動で作成できます-

>>> hello = type('hello', (), {})
>>> print(hello)# returns a class object

>>> print(hello()) # creates an instance with the class
<__main__.hello object at 0x05D86830>

タイプはクラスの属性を定義する辞書を受け入れるので、

>>> class hello(object):
   world = True

上記のコードは、

hello = type('hello', (), {'world' : True})

メタクラスを作成する

では、いつメタクラスを作成するのでしょうか？クラスのプロパティの確認や変更など、クラスの作成を制御したい場合。

クラスのインスタンス化プロセス-

• __ new __（）を呼び出してインスタンスを作成します
• __ init __（）を呼び出して、上記で作成したインスタンスを初期化します

したがって、カスタムメタクラスを作成するときは、実際には親クラスの__new __（）または__init__メソッドを変更します。

class LowercaseMeta(type):
   def __new__(mcs, name, bases, attrs):
      lower_attrs = {}
      for k, v in attrs.items():
         if not k.startswith('__'):
            lower_attrs[k.lower()] = v
         else:
            lower_attrs[k] = v
      return type.__new__(mcs, name, bases, lower_attrs)
class LowercaseClass(metaclass=LowercaseMeta):
   BAR = True
   def HELLO(self):
      print('hello')

print(dir(LowercaseClass))
LowercaseClass().hello()

['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'bar', 'hello']
hello

class ListMeta(type):
   def __new__(mcs, name, bases, attrs):
      attrs['add'] = lambda self, value: self.append(value)
      return type.__new__(mcs, name, bases, attrs)
class MyList(list, metaclass=ListMeta):
pass
l = MyList()
l.add(1)
print(l)
def class_decorator(cls):
   cls.add = lambda self, value: self.append(value)
   return cls

@class_decorator
class MyList(list):
   pass
l = MyList()
l.append(1)
print(l)

[1]
[1]

class hello(object):
   x = 10

hello = type(name, bases, dict)

class hello(object):
__metaclass__ = myMetaClass
pass