Расширение Python в C - метакласс - PullRequest
Новая
       55

Расширение Python в C - метакласс

0 голосов
/ 23 октября 2018

У меня есть следующий код Python: 

class Meta(type):
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        obj = type.__call__(cls, *args, **kwargs)
        # Only do checks for subclasses
        if cls.__name__ == 'Parent':
            return obj
        required_attrs = ['x']
        for ra in required_attrs:
            if ra not in dir(obj):
                fmt = 'Subclasses of Parent must define the %s attribute'
                raise NotImplementedError(fmt % ra)
        return obj

class Parent(metaclass=Meta):
    pass

class Child(Parent):
    def __init__(self):
        self.x = True

Meta используется только для требования, чтобы Child определял определенные атрибуты.Эта классовая структура должна оставаться как есть, потому что так устроен мой проект.Parent на самом деле называется DefaultConfig, а Child на самом деле пользовательский класс, производный от DefaultConfig.

Я работаю над переводом Meta и Parent в расширение C.Это модуль: 

#include <Python.h>
#include <structmember.h>

#define ARRLEN(x) sizeof(x)/sizeof(x[0])


typedef struct {
    PyObject_HEAD
} MetaObject;

typedef struct {
    PyObject_HEAD
} ParentObject;


static PyObject *Meta_call(MetaObject *type, PyObject *args, PyObject *kwargs) {
    PyObject *obj = PyType_GenericNew((PyTypeObject *) type, args, kwargs);

    // Only do checks for subclasses of Parent
    if (strcmp(obj->ob_type->tp_name, "Parent") == 0)
        return obj;

    // Get obj's attributes
    PyObject *obj_dir = PyObject_Dir(obj);
    if (obj_dir == NULL)
        return NULL;

    char *required_attrs[] = {"x"};

    // Raise an exception of obj doesn't define all required_attrs
    PyObject *attr_obj;
    int has_attr;
    for (int i=0; i<ARRLEN(required_attrs); i++) {
        attr_obj = PyUnicode_FromString(required_attrs[i]);
        has_attr = PySequence_Contains(obj_dir, attr_obj);
        if (has_attr == 0) {
            printf("Subclasses of Parent must define %s\n", required_attrs[i]);
            // raise NotImplementedError
            return NULL;
        } else if (has_attr == -1) {
            return NULL;
        }
    }

    return obj;
}


static PyTypeObject MetaType = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(NULL, 0)
    .tp_name = "custom.Meta",
    .tp_basicsize = sizeof(MetaObject),
    .tp_itemsize = 0,
    .tp_flags = Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_BASETYPE,
    .tp_new = PyType_GenericNew,
    .tp_call = (ternaryfunc) Meta_call,
};

static PyTypeObject ParentType = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(NULL, 0)
    .tp_name = "custom.Parent",
    .tp_basicsize = sizeof(ParentObject),
    .tp_itemsize = 0,
    .tp_flags = Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_BASETYPE,
    .tp_new = PyType_GenericNew,
};


static PyModuleDef custommodule = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    .m_name = "custom",
    .m_size = -1,
};


PyMODINIT_FUNC PyInit_custom(void) {
    PyObject *module = PyModule_Create(&custommodule);
    if (module == NULL)
        return NULL;

    // Should Parent inherit from Meta?
    ParentType.tp_base = &MetaType;

    if (PyType_Ready(&MetaType) < 0)
        return NULL;
    Py_INCREF(&MetaType);
    PyModule_AddObject(module, "Meta", (PyObject *) &MetaType);

    if (PyType_Ready(&ParentType) < 0)
        return NULL;
    Py_INCREF(&ParentType);
    PyModule_AddObject(module, "Parent", (PyObject *) &ParentType);

    return module;
}

Это код Python, используемый для тестирования модуля custom: 

import custom

class Child(custom.Parent):
    def __init__(self):
        self.x = True

if __name__ == '__main__':
    c = Child()

К сожалению, в PyTypeObject нет члена .tp_metastruct, так как мне указать Meta в качестве метакласса Parent?

EDIT :

Модифицированный код C: 

#include <Python.h>
#include <structmember.h>

#define ARRLEN(x) sizeof(x)/sizeof(x[0])


typedef struct {
    PyObject_HEAD
    PyTypeObject base;
} MetaObject;

typedef struct {
    PyObject_HEAD
} ParentObject;


static PyObject *Meta_call(MetaObject *type, PyObject *args, PyObject *kwargs) {
    PyObject *obj = PyType_GenericNew((PyTypeObject *) type, args, kwargs);

    // Only do checks for subclasses of Parent
    if (strcmp(obj->ob_type->tp_name, "Parent") == 0)
        return obj;

    // Get obj's attributes
    PyObject *obj_dir = PyObject_Dir(obj);
    if (obj_dir == NULL)
        return NULL;

    char *required_attrs[] = {"x"};

    // Raise an exception of obj doesn't define all required_attrs
    PyObject *attr_obj;
    int has_attr;
    for (int i=0; i<ARRLEN(required_attrs); i++) {
        attr_obj = PyUnicode_FromString(required_attrs[i]);
        has_attr = PySequence_Contains(obj_dir, attr_obj);
        if (has_attr == 0) {
            printf("Subclasses of Parent must define %s\n", required_attrs[i]);
            // raise NotImplementedError
            return NULL;
        } else if (has_attr == -1) {
            return NULL;
        }
    }

    return obj;
}


static PyTypeObject MetaType = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(NULL, 0)
    .tp_name = "custom.Meta",
    .tp_basicsize = sizeof(MetaObject),
    .tp_itemsize = 0,
    .tp_flags = Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_BASETYPE,
    .tp_new = PyType_GenericNew,
    .tp_call = (ternaryfunc) Meta_call,
};

static PyTypeObject ParentType = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(&MetaType, 0)
    .tp_name = "custom.Parent",
    .tp_basicsize = sizeof(ParentObject),
    .tp_itemsize = 0,
    .tp_flags = Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_BASETYPE,
    .tp_new = PyType_GenericNew,
};


static PyModuleDef custommodule = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    .m_name = "custom",
    .m_size = -1,
};


PyMODINIT_FUNC PyInit_custom(void) {
    PyObject *module = PyModule_Create(&custommodule);
    if (module == NULL)
        return NULL;

    MetaType.tp_base = &PyType_Type;
    if (PyType_Ready(&MetaType) < 0)
        return NULL;
    Py_INCREF(&MetaType);
    PyModule_AddObject(module, "Meta", (PyObject *) &MetaType);

    if (PyType_Ready(&ParentType) < 0)
        return NULL;
    Py_INCREF(&ParentType);
    PyModule_AddObject(module, "Parent", (PyObject *) &ParentType);

    return module;
}

Ответы [ 2 ]

0 голосов
/ 24 октября 2018

Метакласс - это не что иное, как тип , который используется как тип (ob_type!) Класса (типа) ... (ясно, не правда ли) ... ParentType не наследуется от MetaType, но является экземпляром `MetaType.

Следовательно, место, куда &MetaType должен перейтиесли он работает, как следует, это ParentType.ob_type: 

PyModule_AddObject(module, "Meta", (PyObject *) &MetaType);

ParentType.ob_type = &MetaType;

if (PyType_Ready(&ParentType) < 0)

PyType_Ready проверяет поле ob_type - если оно NULL, оно принимает ob_type из .tp_base;но если ob_type уже установлено, оно остается как есть.

На самом деле вы можете установить его в инициализаторе ParentType: 

PyVarObject_HEAD_INIT(&MetaType, 0)

Первый аргумент передается в поле ob_type.

0 голосов
/ 23 октября 2018

Нет прямого способа сделать это.Согласно py docs , нет членов или флагов, которые бы прямо указывали на то, что класс является мета-классом другого.Атрибут, ответственный за указание метакласса, внутри словаря классов .Вы могли бы реализовать что-то, что изменяет член .tp_dict, но на самом деле это считается небезопасным , если это делается через словарь C-API.

Предупреждение Использование PyDict_SetItem небезопасно() включите или иным образом измените tp_dict с помощью словаря C-API.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Из исходного кода Python кажется, что мета класс доступен какid через API словаря C, но методы для этого имеют префикс _ и не отображаются ни в одной документации. 

    meta = _PyDict_GetItemId(mkw, &PyId_metaclass);
    if (meta != NULL) {
        Py_INCREF(meta);
        if (_PyDict_DelItemId(mkw, &PyId_metaclass) < 0) {
            Py_DECREF(meta);
            Py_DECREF(mkw);
            Py_DECREF(bases);
            return NULL;
        }

Эти методы отличаются от "ограниченный API" , и может быть использован путем определения макроса Py_LIMITED_API 

PyAPI_FUNC(PyObject *) _PyDict_GetItemId(PyObject *dp, struct _Py_Identifier *key);
#endif /* !Py_LIMITED_API */
PyAPI_FUNC(int) PyDict_SetItemString(PyObject *dp, const char *key, PyObject *item);
#ifndef Py_LIMITED_API
PyAPI_FUNC(int) _PyDict_SetItemId(PyObject *dp, struct _Py_Identifier *key, PyObject *item);
#endif /* !Py_LIMITED_API */
...