如何从C扩展中定义Python元类？

在纯Python中，定义和使用元类相对简单

class Meta(type):
    def __new__(cls, name, bases, dict):
        x = super().__new__(cls, name, bases, dict)
        print("I'm called on class construction time!")
        return x

class A(metaclass=Meta):
    pass

class B(A):
    pass

如何从Python C扩展中定义这个元类？

• 定义

  PyType\u Type

• 在

  tp\u init

• 通过在

  PyVarObject\u HEAD\u INIT

#包括
#包括
结构foometa{
PyTypeObject头；
};
int foometa_init（foometa*cls、PyObject*args、PyObject*kwargs）{
if（PyType_Type.tp_init（（PyObject*）cls、args、kwargs）<0）{
返回-1；
}
标准：cerr tp_alloc（类型，0）；
返回obj；
}
静态PyTypeObject FoopParent\u类型={
PyVarObject\u HEAD\u INIT（&foometa\u类型，0）
“demo.fooparent”，
sizeof（PyObject），
0,
0，/*tp_dealoc*/
0，/*tp_打印*/
0，/*tp\u getattr*/
0，/*tp_setattr*/
0，/*tp_保留*/
0，/*tp_repr*/
0，/*tp\U作为\U编号*/
0，/*tp\u作为\u序列*/
0，/*tp_作为映射*/
0，/*tp_散列*/
0，/*tp\u调用*/
0，/*tp_str*/
0，/*tp_getattro*/
0，/*tp_setattro*/
0，/*tp作为缓冲区*/
Py_TPFLAGS|Py_TPFLAGS|BASETYPE，/*tp_标志*/
0，/*tp_文件*/
0，/*tp\u导线测量*/
0，/*tp_清除*/
0，/*tp_*/
0，/*tp_弱偏移*/
0，/*tp_iter*/
0，/*tp_iternext*/
0，/*tp_方法*/
0，/*tp_成员*/
0，/*tp\u getset*/
0，/*tp_基*/
0，/*tp_dict*/
0，/*tp\u descr\u get*/
0，/*tp\u descr\u集*/
0，/*tp\u偏移量*/
0，/*tp_init*/
0，/*tp_alloc*/
fooparent_new/*tp_new*/
};
int
demo_init（PyObject*m）{
foometa_type.tp_base=&PyType_type；
if（PyType_Ready（&foometa_type）<0）{
返回-1；
}
if（PyType\u Ready（&foopparent\u type）<0）{
返回-1；
}
Py_增量（&foometa_类型）；
if（PyModule_AddObject）（m，“foometa”，
（PyObject*）和Foomata_类型）<0）
返回-1；
Py_增量（&fooparent_类型）；
if（PyModule_AddObject）（m，“fooparent”，
（PyObject*）和fooparent_类型）<0）
返回-1；
返回0；
}
静态PyModuleDef demomodule={
PyModuleDef_HEAD_INIT，
“演示”，
“示例模块”，
-1,
空，空，空，空，空，空
};
PyMODINIT_FUNC
PyInit_demo（）{
PyObject*m=PyModule\u创建（&demomodule）；
如果（m==nullptr），则返回nullptr；
if（demo_init（m）<0）返回nullptr；
返回m；
}

---

完整示例runnable at

在这段代码中有一个bug，如果你从fooparent子类化两次，你将使assert

Modules/gcmodule失败。c:714:handle_weakrefs:Assertion“wr->wr_object==op”失败

bug已经修复，我认为。foometa结构没有足够的字段，有趣的是，因此它的定义可能是错误的。

tp_init

是与

\uuu init\uuu

等价的C，而不是

\uu new\uu

<代码>\uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu逻辑应进入

tp\u new

。

#include <Python.h>
#include <iostream>

struct foometa {
  PyTypeObject head;
};

int foometa_init(foometa *cls, PyObject *args, PyObject *kwargs) {
  if (PyType_Type.tp_init((PyObject*)cls, args, kwargs) < 0) {
    return -1;
  }
  std::cerr << "I'm called on class construction time!\n";
  return 0;
}

#define DEFERRED_ADDRESS(ADDR) nullptr

static PyTypeObject foometa_type = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(DEFERRED_ADDRESS(&PyType_Type), 0)
    "demo.foometa",
    0,
    0,
    0,                                          /* tp_dealloc */
    0,                                          /* tp_print */
    0,                                          /* tp_getattr */
    0,                                          /* tp_setattr */
    0,                                          /* tp_reserved */
    0,                                          /* tp_repr */
    0,                                          /* tp_as_number */
    0,                                          /* tp_as_sequence */
    0,                                          /* tp_as_mapping */
    0,                                          /* tp_hash */
    0,                                          /* tp_call */
    0,                                          /* tp_str */
    0,                                          /* tp_getattro */
    0,                                          /* tp_setattro */
    0,                                          /* tp_as_buffer */
    Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_BASETYPE, /* tp_flags */
    0,                                          /* tp_doc */
    0,                                          /* tp_traverse */
    0,                                          /* tp_clear */
    0,                                          /* tp_richcompare */
    0,                                          /* tp_weaklistoffset */
    0,                                          /* tp_iter */
    0,                                          /* tp_iternext */
    0,                           /* tp_methods */
    0,                                          /* tp_members */
    0,                           /* tp_getset */
    DEFERRED_ADDRESS(&PyType_Type),             /* tp_base */
    0,                                          /* tp_dict */
    0,                                          /* tp_descr_get */
    0,                                          /* tp_descr_set */
    0,                                          /* tp_dictoffset */
    (initproc)foometa_init,                    /* tp_init */
    0,                                          /* tp_alloc */
    0                                           /* tp_new */
};

PyObject *fooparent_new(PyTypeObject *type, PyObject *args, PyObject *kwds)
{
  PyObject* obj = type->tp_alloc(type, 0);
  return obj;
}

static PyTypeObject fooparent_type = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(&foometa_type, 0)
    "demo.fooparent",
    sizeof(PyObject),
    0,
    0,                                          /* tp_dealloc */
    0,                                          /* tp_print */
    0,                                          /* tp_getattr */
    0,                                          /* tp_setattr */
    0,                                          /* tp_reserved */
    0,                                          /* tp_repr */
    0,                                          /* tp_as_number */
    0,                                          /* tp_as_sequence */
    0,                                          /* tp_as_mapping */
    0,                                          /* tp_hash */
    0,                                          /* tp_call */
    0,                                          /* tp_str */
    0,                                          /* tp_getattro */
    0,                                          /* tp_setattro */
    0,                                          /* tp_as_buffer */
    Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_BASETYPE, /* tp_flags */
    0,                                          /* tp_doc */
    0,                                          /* tp_traverse */
    0,                                          /* tp_clear */
    0,                                          /* tp_richcompare */
    0,                                          /* tp_weaklistoffset */
    0,                                          /* tp_iter */
    0,                                          /* tp_iternext */
    0,                           /* tp_methods */
    0,                                          /* tp_members */
    0,                           /* tp_getset */
    0,             /* tp_base */
    0,                                          /* tp_dict */
    0,                                          /* tp_descr_get */
    0,                                          /* tp_descr_set */
    0,                                          /* tp_dictoffset */
    0,                    /* tp_init */
    0,                                          /* tp_alloc */
    fooparent_new                                           /* tp_new */
};

int
demo_init(PyObject *m) {
  foometa_type.tp_base = &PyType_Type;
  if (PyType_Ready(&foometa_type) < 0) {
    return -1;
  }
  if (PyType_Ready(&fooparent_type) < 0) {
    return -1;
  }

  Py_INCREF(&foometa_type);
  if (PyModule_AddObject(m, "foometa",
                         (PyObject *) &foometa_type) < 0)
      return -1;

  Py_INCREF(&fooparent_type);
  if (PyModule_AddObject(m, "fooparent",
                         (PyObject *) &fooparent_type) < 0)
      return -1;
  return 0;
}

static PyModuleDef demomodule = {
    PyModuleDef_HEAD_INIT,
    "demo",
    "Example module",
    -1,
    NULL, NULL, NULL, NULL, NULL
};

PyMODINIT_FUNC
PyInit_demo() {
  PyObject* m = PyModule_Create(&demomodule);
  if (m == nullptr) return nullptr;
  if (demo_init(m) < 0) return nullptr;
  return m;
}