python-3.x - 为什么 __qualname__ 在 @classmethod 中的工作方式与在元类中不同

Question

我通过编写实现了一个极简枚举

class SymbolClass(type):
    def __repr__(cls): return cls.__qualname__
class Symbol(metaclass=SymbolClass): pass

class Animal:
    class Dog(Symbol): pass
    class Cat(Symbol): pass
    class Cow(Symbol): pass

效果很好

>>> {Animal.Dog: 'Wan Wan', Animal.Cat: 'Nyaa', Animal.Cow: 'Moooh'}
{Animal.Dog: 'Wan Wan', Animal.Cat: 'Nyaa', Animal.Cow: 'Moooh'}

但是，我想知道，是否可以通过使用类方法来摆脱元类

class Symbol: 
    @classmethod
    def __repr__(cls): return cls.__qualname__

class Animal:
    class Dog(Symbol): pass
    class Cat(Symbol): pass
    class Cow(Symbol): pass

但效果不佳:

>>> {Animal.Dog: 'Wan Wan', Animal.Cat: 'Nyaa', Animal.Cow: 'Moooh'}
{<class '__main__.Animal.Dog'>: 'Wan Wan', <class '__main__.Animal.Cat'>: 'Nyaa', <class '__main__.Animal.Cow'>: 'Moooh'}

然后我写了一小段测试代码

class SymbolClass(type):
    def __repr__(cls): return cls.__qualname__
    def __str__(cls): return cls.__name__

class SymbolA(metaclass=SymbolClass): pass
    
class SymbolB:
    @classmethod
    def __repr__(cls): return cls.__qualname__
    
class SymbolC:
    def __repr__(cls): return cls.__qualname__
    
class Animal:
    class Dog(SymbolA): pass
    class Cat(SymbolB): pass
    class Cow(SymbolC): pass

import sys
def printcompare(n1, l1n, l1v, n2, l2n):
    v1 = eval(n1)
    v2 = eval(n2)
    file = sys.stdout if v2==v1 else sys.stderr
    print(f'{n1:>{l1n}} = {v1+",":<{l1v+2}} {n2:>{l2n}} = {v2}', file=file, flush=True)

for name in "SymbolClass", "SymbolA", "SymbolB", "SymbolC", "Animal", "Animal.Dog", "Animal.Cat", "Animal.Cow":
    printcompare(f"{name}.__qualname__", 24, 11, f"repr({name})", 16)

这为我提供了以下结果:

我不知道是什么造成了这种差异。看起来 @classmethod 就像普通方法一样工作...

Answer 1

您可以追溯这两种情况下发生的事情以了解差异。

字典打印其键和值的 __repr__。由于 __repr__ 是一个神奇的方法，python 不会在实例上查找它。理解这一点至关重要。当调用 repr(obj) 时，绑定(bind)是这样的:

type(obj).__repr__(obj)     # No binding happening, just calling function

不是

obj.__repr__.__get__(obj)()  # Binding of non-data function descriptor

你得到的是前者，但期待的是后者。

元类

type(Animal.Dog).__repr__(Animal.Dog) 完全等同于 SymbolClass.__repr__(Animal.Dog)，它只返回确切的字符串 Animal.Dog.__qualname__。这里几乎没有歧义。但是，会出现一些混淆，因为如果您忽略 __repr__ 已优化以绑定(bind)到类上这一事实，您将得到相同的结果。也就是说，Animal.Dog.__repr__() 将遵循 MRO 到 Animal.Dog 的类型，并使用隐式 调用 __repr__ Animal.Dog 的 self 。您不会看到任何差异。

类方法

但是，当您使用 classmethod 时，您正试图绕过 Python 对魔法方法的优化绑定(bind)。这是因为 classmethod 依赖于首先被绑定(bind)为一个描述符，而是作为一个简单的函数被调用。

这是第一个键实际发生的情况:

type(Animal.Dog).__repr__(Animal.Dog)

这归结为 type.__repr__(Animal.Dog)。请注意，如果没有元类，您现在调用的是默认的 __repr__，而不是您自定义的。此时输出应该非常清晰。

如果魔术方法机制按您预期的方式工作，您将改为执行 Animal.Dog.__repr__()，这将按预期工作，因为它现在将绑定(bind) __repr__ 通过 classmethod 正确传递给类，并将 Animal.Dog 作为 cls 传递。你可以尝试这样调用它，看看会发生什么。事实上，即使是这种调用约定也能起作用，因为 classmethod 装饰器不会盲目地将 type(self) 传递给被包装的方法，而是先检查它是否是父类对象.