Python 的 type 和 object 之间是怎么一种关系?

作者:jeff kit
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来源:知乎
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给别人讲解过很多次,但写成文字是第一次。试一试吧,自己主要也是看了这篇文章(Python Types and Objects)才懂的。

object 和 type 的关系很像鸡和蛋的关系,先有 object 还是先有 type 没法说,obejct 和type 是共生的关系,必须同时出现的。

在看下去之前,也要请先明白,在Python里面,所有的东西都是对象的概念。

在面向对象体系里面,存在两种关系:
1)父子关系,即继承关系,表现为子类继承于父类,如『蛇』类继承自『爬行动物』类,我们说『蛇是一种爬行动物』,英文说『snake is a kind of reptile』。在 Python 里要查看一个类型的父类,使用它的__bases__属性可以查看。

2)类型实例关系,表现为某个类型的实例化,例如『萌萌是一条蛇』,英文说『萌萌 is an instance of snake』。在 Python 里要查看一个实例的类型,使用它的__class__属性可以查看,或者使用type()函数查看。这两种关系使用下面这张图简单示意,继承关系使用实线从子到父连接,类型实例关系使用虚线从实例到类型连接:

我们将使用一块白板来描述一下Python里面对象的关系,白板划分成三列:

注意,以下代码基于 Python2.x 来讨论。

>>> object
<type 'object'>
>>> type
<type 'type'>

它们都是 type 的一个实例,表示它们都是类型对象。在Python 的世界中,object 是父子关系的顶端,所有的数据类型的父类都是它;type 是类型实例关系的顶端,所有对象都是它的实例的。

它们两个的关系可以这样描述:
▶ object 是一个 type,object is and instance of type。即 object 是 type 的一个实例。

>>> object.__class__
<type 'type'>
>>> object.__bases__     # object 无父类,因为它是链条顶端。
()

▶ type是一种object, type is kind of object。即Type是object的子类。

>>> type.__class__ # type的类型是自己
<type 'type'>
>>> type.__bases__
(<type 'object'>,)

此时,白板上对象的关系如下图:

我们再引入list, dict, tuple 这些内置数据类型来看看:

>>> list.__bases__
(<type 'object'>,)
>>> list.__class__
<type 'type'>

>>> dict.__bases__
(<type 'object'>,)
>>> dict.__class__
<type 'type'>

>>> tuple.__bases__
(<type 'object'>,)
>>> tuple.__class__
<type 'type'>

它们的父类都是object,类型都是type。再实例化一个list看看:

>>> mylist = [1,2,3]

>>> mylist.__bases__
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'list' object has no attribute '__bases__'

>>> mylist.__class__
<type 'list'>

实例化的 list 的类型是 <type ‘list’>, 而没有了父类。把它们加到白板上去:
白板上的虚线表示源是目标的实例,实线表示源是目标的子类。即,左边的是右边的类型,而上面的是下面的父亲。虚线是跨列产生关系,而实线只能在一列内产生关系。除了 type 和 object 两者外。当我们自己去定个一个类及实例化它的时候,和上面的对象们又是什么关系呢?试一下:

>>> class C(object):
... pass
...
>>> C.__class__
<type 'type'>
>>> C.__bases__
(<type 'object'>,)

实例化

>>> c = C()
>>> c.__class__
<class '__main__.C'>
>>> c.__bases__
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'C' object has no attribute '__bases__'

这个实例化的C类对象也是没有父类的属性的。再更新一下白板:
在这里插入图片描述
白板上的第一列,目前只有type,我们先把这列的东西叫Type。白板上的第二列,它们既是第三列的类型,又是第一列的实例,我们把这列的对象叫TypeObject。白板上的第三列,它们是第二列类型的实例,而没有父类(__bases__)的,我们把它们叫Instance。你以为事情就这样完了?不。。看见type孤零零在第一列其实不是那么舒服。。我们给它整几个玩伴看看。但要怎么整呢?要属于第一列的,必须是type的子类,那么我们只需要继承type来定义类就可以了:

>>> class M(type):
... pass
...
>>> M.__class__
<type 'type'>
>>> M.__bases__
(<type 'type'>,)
>>>

嗯嗯,M 类的类型和父类都是 type。这个时候,我们可以把它归到第一列去。那么,要怎么样实例化M类型呢?实例化后它应该出现在那个列?嗯嗯,好吧,刚才你一不小心创建了一个元类,MetaClass!即类的类。如果你要实例化一个元类,那还是得定义一个类:

>>> class TM(object):
... __metaclass__ = M # 这样来指定元类。
...
...
>>> TM.__class__
<class '__main__.M'> # 这个类不再是type类型,而是M类型的。
>>> TM.__bases__
(<type 'object'>,)

好了,现在 TM 这个类就是出现在第二列的。

再总结一下:第一列,元类列,type是所有元类的父亲。我们可以通过继承 type 来创建元类。第二列,TypeObject 列,也称类列,object 是所有类的父亲,大部份我们直接使用的数据类型都存在这个列的。第三列,实例列,实例是对象关系链的末端,不能再被子类化和实例化。

到现在为止,Python类型的秘密已经说穿了,不一小心连元类也暴露了。哎。慢慢消化吧,信息量很大。

回答一下题主在问题后面说的为什么要有两个,而不是一个。

如果 type 和 object 只保留一个,那么一定是 object。只有 object 时,第一列将不复存在,只剩下二三列,第二列表示类型,第三列表示实例,这个和大部分静态语言的类型架构类似,如Java 。

这样的架构将让 Python 失去一种很重要的动态特性–动态创建类型。本来,类(第二列的同学)在Python里面是一个对象(typeobject),对象是可以在运行时动态修改的,所以我们能在你定义一个类之后去修改他的行为或属性!拿掉第一列后,第二列变成了纯类型,写成怎样的,运行时行为就怎样。在这一点上,并不比静态语言有优势。

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