如何根据属性动态地为类 __init__ 函数提供参数？

Question

像

dataclasses

和

pydantic

这样的工具如何为它们创建的类创建

__init__()

函数？

我知道我可以使用这些工具，但我想学习如何使用 python 元编程来解析我的类并根据属性及其类型创建动态初始化函数。

举个例子：

class MyClass:
  x: int
  y: str | None
  z: float = 0.1

  # I don't want to manually make this
  def __init__(self, x: int, y: str | None, z: float = 0.1):
    self.x = x
    self.y = y
    self.z = z

是否可以使用元类和类型注释做类似的事情？

Answer 1

主要有两种方法：

1. 装饰器
2. 元类

---

dataclass

的想法是，您需要以某种方式获取所有注释并从字符串手动build该方法（我将向您展示）。在这种情况下，您已经创建了类对象。

可用的工具有：

• typing

  模块具有

  get_type_hints

  功能。
• 您可以使用

  __dict__

  访问类的属性。
• 您可以使用

  exec()

  动态创建对象。 （数据类确实是这样做的）

from typing import get_type_hints


def my_dataclass(cls):
    fn_definition = "def __init__(self, "

    # building the first line of __init__
    for annotation, type_ in get_type_hints(cls).items():
        type_name = type_.__name__ if hasattr(type_, "__name__") else str(type_)
        fn_definition += f"{annotation}: {type_name}"
        if annotation in cls.__dict__:
            fn_definition += f" = {cls.__dict__[annotation]}"
        else:
            fn_definition += ", "
    fn_definition += "):\n"

    # building the body of __init__
    for annotation in get_type_hints(cls):
        fn_definition += f"\tself.{annotation} = {annotation}\n"
    print(fn_definition)

    # creating the function object:
    namespace = {}
    exec(fn_definition, {}, namespace)
    __init__ = namespace["__init__"]
    cls.__init__ = __init__
    return cls


@my_dataclass
class MyClass:
    x: int
    y: str | None
    z: float = 0.1


obj = MyClass(10, 20)
print(obj.x)
print(obj.y)
print(obj.z)

输出：

def __init__(self, x: int, y: str | None, z: float = 0.1):
        self.x = x
        self.y = y
        self.z = z

10
20
0.1

当然，这是一种幼稚的方法，并且存在一些问题，但它为您提供了该想法的概述。

dataclass

和

pydantic

（我将在后面展示）还做了很多其他事情。

Pydantic 使用的另一种方法是使用元类。不同之处在于，使用装饰器时，首先创建类，然后提取所需的信息，但在元类中，该信息可在

namespace

的

__new__

参数中获得，“在创建该类之前”：（我赢了不去实现了，因为概念和之前一样）

class MyMeta(type):
    def __new__(cls, name, bases, namespace):
        type_hints = namespace["__annotations__"]
        default_values = {k: namespace[k] for k in type_hints if k in namespace}
        print(type_hints)
        print(default_values)


class MyClass(metaclass=MyMeta):
    x: int
    y: str | None
    z: float = 0.1

输出：

{'x': 'int', 'y': 'str | None', 'z': 'float'}
{'z': 0.1}

现在您可以检查实际的源代码并跟踪它们的实现。

另请注意，

inspect

模块中有许多有用的功能，可让您在运行时检查对象的许多信息。