python - 在从另一个用 C 实现的类驱动的类上使用元类

Question

我正在研究一个 ctypes 替换/扩展并遇到了一个我不完全理解的问题。

我正在尝试为类似于 CFUNCTYPE 的回调函数装饰器构建类工厂和 WINFUNCTYPE .两个工厂都生成派生自 ctypes._CFuncPtr 的类。与每个 ctypes 函数接口(interface)一样，它们具有 argtypes 和 restype 等属性。我想扩展允许名为 some_param 的附加属性的类，我想，为什么不呢，让我们用“getter”和“setter”方法来尝试一下——这有多难……

因为我试图在类(不是对象的属性)的属性上使用“getter”和“setter”方法(@property)，我最后写了一个元类。因为我的类派生自 ctypes._CFuncPtr，所以我认为我的元类必须派生自 ctypes._CFuncPtr.__class__(我在这里可能是错的).

下面的示例有效，有点:

import ctypes

class a_class:

    def b_function(self, some_param_parg):

        class c_class_meta(ctypes._CFuncPtr.__class__):
            def __init__(cls, *args):
                super().__init__(*args) # no idea if this is good ...
                cls._some_param_ = some_param_parg
            @property
            def some_param(cls):
                return cls._some_param_
            @some_param.setter
            def some_param(cls, value):
                if not isinstance(value, list):
                    raise TypeError('some_param must be a list')
                cls._some_param_ = value

        class c_class(ctypes._CFuncPtr, metaclass = c_class_meta):
            _argtypes_ = ()
            _restype_ = None
            _flags_ = ctypes._FUNCFLAG_STDCALL # change for CFUNCTYPE or WINFUNCTYPE etc ...

        return c_class

d_class = a_class().b_function([1, 2, 3])
print(d_class.some_param)
d_class.some_param = [2, 6]
print(d_class.some_param)
d_class.some_param = {} # Raises an error - as expected

到目前为止一切顺利 - 进一步使用上述内容不再有效。以下伪代码(如果用于 DLL 或共享对象的实际函数)将失败 - 事实上，它会导致 CPython 解释器出现段错误......

some_routine = ctypes.windll.LoadLibrary('some.dll').some_routine
func_type = d_class(ctypes.c_int16, ctypes.c_int16) # similar to CFUNCTYPE/WINFUNCTYPE
func_type.some_param = [4, 5, 6] # my "special" property
some_routine.argtypes = (ctypes.c_int16, func_type)
@func_type
def demo(x):
    return x - 1
some_routine(4, demo) # segfaults HERE!

我不完全确定哪里出了问题。 ctypes._CFuncPtr 是用 C 实现的，这可能是一个相关的限制......我也可能在元类的实现中犯了一个错误。谁能赐教一下？

(有关其他上下文，我正在研究 this function。)

Answer 1

也许 ctypes 元类不能作为子类很好地工作 - 因为它本身是用 C 编写的，它可能会绕过路由继承强加于某些快捷方式并以失败告终。

理想情况下，这种“不良行为”必须被适本地记录下来，作为针对 CPython 的 ctypes 的错误进行填充并修复——据我所知，没有多少人可以修复 ctypes 的错误。

另一方面，仅仅因为您想要类级别的类似属性的属性而拥有元类是过大的。

Python 的 property 本身只是预制的，非常有用的内置类，它实现了 descriptor protocol .您自己创建的任何实现适当的 __get__ 和 __set__ 方法的类都可以替换“属性”(通常，当逻辑在属性属性之间共享时，会导致更短的、非重复的代码)

不过，不幸的是，描述符 setter 仅适用于实例，不适用于类(这是有道理的，因为执行 cls.attr 已经为您提供了特殊的代码保护值，并且无法在其上调用 __set__ 方法)

因此，如果您可以“手动”设置 cls.__dict__ 中的值并将您的逻辑放在 __get__ 属性中，您可以:

PREFIX = "_cls_prop_"

class ClsProperty:
    def __set_name__(self, owner, name):
        self.name = name

    def __get__(self, instance, owner):
        value = owner.__dict__.get(PREFIX + self.name)
        # Logic to transform/check value goes here:
        if not isinstance(value, list):
            raise TypeError('some_param must be a list')
        return value


def b_function(some_param_arg):

    class c_class(ctypes._CFuncPtr):
        _argtypes_ = ()
        _restype_ = None
        _flags_ = 0 # ctypes._FUNCFLAG_STDCALL # change for CFUNCTYPE or WINFUNCTYPE etc ...

        _some_param_ = ClsProperty()

    setattr(c_class, PREFIX + "_some_param_", some_param_arg) 

    return c_class


d_class = b_function([1, 2, 3])
print(d_class._some_param_)
d_class._some_param_ = [1, 2]
print(d_class._some_param_)

如果这不起作用，我认为尝试扩展 CTypes 元类的其他方法无论如何都不会起作用，但如果您想尝试，而不是“元属性”，您可以尝试自定义元类' __setitem__ 来进行参数检查，而不是使用 property。