Python 元类及with_metaclass
python使用__new__和__init_来创建和初始化一个对象[4]。
在基础类object中，__new__被定义成了一个静态方法，并且需要传递一个参数cls。cls表示需要实例化的类，此参数在实例化时由Python解析器自动提供。__new__会返回一个对象，传输给__init__的self。
class Test(object):
# 1. 创建对象
def __new__(cls):
print("new ", cls)
return object.__new__(cls) # 必须有return
# 2. 将创建的对象传给self，init不需要返回值
def __init__(self):
print("init ", self)
object.__init__(self)
# 实例化类
tt = Test()
# 输出（注意二者顺序）：
# new <class '__main__.Test'>
# init <__main__.Test object at 0x7fc1aa0dbe50>元类（metaclass）可以控制类的创建行为，元类生成的实例是类。那么怎么创建metaclass呢？——以type为基类。定义一个类，指定它的元类，就可以通过元类对类进行修改。
在python3里面[3]，首先定义元类TestMeta3和要继承的父类Pa3：
class TestMeta3(type):
def __new__(cls, name,bases,attrs):
print(cls)
print(name)
print(bases)
print(attrs)
return type.__new__(cls,name,bases,attrs)
class Pa3:
pass接着定义带有元类和父类的类：
class Eg3(Pa3, metaclass=TestMeta3):
@classmethod
def get(self):
kkk=[]
kkk.append(self.__skiless__)
return kkk
def acc2(self):
return 'a2'
# 输出
# <class '__main__.TestMeta3'>
# Eg3
# (<class '__main__.Pa3'>,)
# {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'Eg3', 'get': <classmethod object at 0x7fc1aa0cbed0>, 'acc2': <function Eg3.acc2 at 0x7fc1aa1063b0>}在定义的时候，发现竟然有输出。因为定义的时候，python解释器会在当前类中查找metaclass[3]，如果找到了，就使用该metaclass创建Eg3类。所以打印出来的name、bases、attrs都和Eg3有关。
由于python2和python3中元类使用方法的不同，我们需要使用一种兼容的方式[1]，如下所示：
def with_metaclass(meta, *bases):
print("with metaclass")
return meta('temp_class', bases, {})
class TestMeta(type):
def __new__(cls, name, bases, d):
d['a'] = 'xyz'
print("new ", cls, name, bases)
return type.__new__(cls, name, bases, d)
def __init__(cls, name, bases, d):
print("init ", cls, name, bases)
type.__init__(cls, name, bases, d)
class Foo(object):pass
temp = with_metaclass(TestMeta, Foo)
# 输出：
# with metaclass
# new <class '__main__.TestMeta'> temp_class (<class '__main__.Foo'>,)
# init <class '__main__.temp_class'> temp_class (<class '__main__.Foo'>,)为了创建temp，先调用with_metaclass(meta,*bases)，然后调用meta('temp_class', bases,{})，因为meta此时对应TestMeta，所以调用TestMeta('temp_class', bases,{})，输出<class '__main__.TestMeta'> temp_class (<class '__main_.Foo'>,)。
这样我们就得到了一个名为temp_class的类temp，以TestMeta为元类，以Foo为父类，这个类是TestMeta创建出来的。但是这样不方便对它定义函数，所以我们新定义一个class Bar，继承temp_class。
class Bar(temp): pass
# 输出：
# new <class '__main__.TestMeta'> Bar (<class '__main__.temp_class'>,)
# init <class '__main__.Bar'> Bar (<class '__main__.temp_class'>,)当用户定义 Bar(temp) 时，Python解释器首先在当前类Bar的定义中查找metaclass，如果没有找到，就继续在父类temp中查找metaclass，找到了，就使用temp的metaclass来创建Bar类，也就是说，metaclass可以隐式地继承到子类，但子类自己却感觉不到[3]。
这样我们就得到了一个以TestMeta为元类，继承Foo的名为Bar的类。
但我们看到在Bar的继承关系（使用Bar.__mro__查看）里混进了一个临时类temp_class，你忽略它吧，有时会很麻烦。作为完美主义者，我想寻找一种解决办法，不要在mro中引入多余的类。Python的six模块专门为解决Python 2to3兼容问题而生，模块里带有一个with_metaclass函数[1]。
# 这里的meta继承type类，是一个元类
def with_metaclass(meta, *bases):
class metaclass(meta):
# 注意这里的this_bases被省略了
def __new__(cls, name, this_bases, d):
print("m new ",cls, name, this_bases)
return meta(name, bases, d)
# 创建一个名为temp_class的类，这个类未被初始化
return type.__new__(metaclass, 'temp_class', (), {})
# 注意，type.__new__()需要与type()区分 [2]
# 一个名为temp_class的类，是元类metaclass的实例，和TestMeta、Foo无关
temp = with_metaclass(TestMeta, Foo)
class Bar(temp): pass
# 输出
# m new <class '__main__.with_metaclass.<locals>.metaclass'> Bar (<class '__main__.temp_class'>,)
# new <class '__main__.TestMeta'> Bar (<class '__main__.Foo'>,)
# init <class '__main__.Bar'> Bar (<class '__main__.Foo'>,)这个with_metaclass返回type.__new__(metaclass,'temp_class',(),{})，也就是使用metaclass元类创建一个名为temp_class的类，返回的这个类此时还没有进行__init__。
接着，定义Bar，因为Bar继承的temp是元类metaclass创建的，所以：
- 首先会找到metaclass的定义，实例化metaclass，也就是调用metaclass的__new__。
- 当前的this_bases是'temp_class'，bases才是真正的父类，所以直接跳过this_bases，以bases作为父类，即meta(name, bases, d)。
- meta指的是TestMeta，因此meta(name, bases, d即TestMeta(name, bases, d)。
但是为什么实例化metaclass的时候没有调用metaclass的__init_呢？因为metaclass的__new返回meta的实例，而在一个类中，返回其他类的实例会跳过__init_，所以这里没有执行__init__。
with_metaclass返回的临时类中，本身无任何属性，但包含了元类和基类的所有信息，并在下一步定义类时将所有信息解包出来[1]。
参考：