浅谈Python中重载isinstance继承关系的问题

　　判断继承关系

　　通过内建方法 isinstance(object, classinfo) 可以判断一个对象是否是某个类的实例。这个关系可以是直接，间接或抽象。

　　实例的检查是允许重载的，可见文档customizing-instance-and-subclass-checks 。根据PEP 3119 的描述：

　　The primary mechanism proposed here is to allow overloading the built-in functions isinstance() and issubclass(). The overloading works as follows: The call isinstance(x, C) first checks whether C.__instancecheck__ exists, and if so, calls C.__instancecheck__(x) instead of its normal implementation.

　　这段话的意思是，当调用 isinstance(x, C) 进行检测时，会优先检查是否存在 C.__instancecheck__ ，如果存在则调用 C.__instancecheck__(x) ，返回的结果便是实例检测的结果，默认的判断方式就没有了。

　　这种方式有助于我们来检查鸭子类型，我用代码测了一下。

　　 class Sizeable(object): def __instancecheck__(cls, instance): print(__instancecheck__ call) return hasattr(instance, __len__) class B(object): pass b = B() print(isinstance(b, Sizeable)) # output:False

　　只打印了 False，并且 __instancecheck__ 没有调用。 这是怎么回事。

　　没有运行的 __instancecheck__

　　可见文档写得并不清楚，为了找出问题，我们从 isinstance 源码开始进行跟踪。

　　 [abstract.c] int PyObject_IsInstance(PyObject *inst, PyObject *cls) { _Py_IDENTIFIER(__instancecheck__); PyObject *checker; /* Quick test for an exact match */ if (Py_TYPE(inst) == (PyTypeObject *)cls) return 1; .... }

　　Py_TYPE(inst) == (PyTypeObject *)cls 这是一种快速匹配的方式，等价于 type(inst) is cls ，这种快速的方式匹配成功的话，也不会去检查 __instancecheck__ 。所以文档中的优先检查是否存在 C.__instancecheck__ 有误。继续向下看源码：

　　 /* We know what types __instancecheck__ does. */ if (PyType_CheckExact(cls)) { return recursive_isinstance(inst, cls); }

　　展开宏 PyType_CheckExact :

　　 [object.h] #define PyType_CheckExact(op) (Py_TYPE(op) == &PyType_Type)

　　也就是说 cls 是由 type 直接构造出来的类，则判断语言成立。除了类声明里指定 metaclass 外基本都是由 type 直接构造的。从测试代码中得知判断成立，进入 recursive_isinstance。但是这个函数里面我却没找到有关 __instancecheck__ 的代码，recursive_isinstance 的判断逻辑大致是:

　　 def recursive_isinstance(inst, cls): return pyType_IsSubtype(inst, cls) def pyType_IsSubtype(a, b): for mro in a.__mro__: if mro is b: return True return False

　　是从 __mro__ 继承顺序来判断的。回到 PyObject_IsInstance 函数往下看：

　　 if (PyTuple_Check(cls)) { ... }

　　这是当 instance(x, C) 第二个参数是元组的情况，里面的处理方式是递归调用 PyObject_IsInstance(inst, item) 。继续往下看：

　　 checker = _PyObject_LookupSpecial(cls, &PyId___instancecheck__); if (checker != NULL) { res = PyObject_CallFunctionObjArgs(checker, inst, NULL); ok = PyObject_IsTrue(res); return ok; }

　　显然，这边才是获得 __instancecheck__ 的地方，为了让检查流程走到这里，定义的类要指明 metaclass 。剩下就是跟踪下 _PyObject_LookupSpecial 就可以了：

　　 [typeobject.c] PyObject * _PyObject_LookupSpecial(PyObject *self, _Py_Identifier *attrid) { PyObject *res; res = _PyType_LookupId(Py_TYPE(self), attrid); // 有回调的话处理回调 // ... return res; }

　　取的是 Py_TYPE(self) ，也就是说指定的 metaclass 里面需要定义 __instancecheck__ 。

　　总结

　　至此，总结一下要重载 isinstance(x, C) 行为的条件：

　　 x 对象不能是由 C 直接实例化； C 类指定 metaclass ； 指定的 metaclass 类中定义了 __instancecheck__ 。

　　测试代码：

　　 class MetaSizeable(type): def __instancecheck__(cls, instance): print(__instancecheck__ call) return hasattr(instance, __len__) class Sizeable(metaclass=MetaSizeable): pass class B(object): pass b = B() print(isinstance(b, Sizeable)) # output: False print(isinstance([], Sizeable)) # output: True

　　文档可能有点老旧了。本次测试的环境是Python3.6。

　　以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持脚本之家。