一文读懂架构师都不知道的isinstance检查机制

起步

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。但你是否想过关于鸭子协议的对象是如何进行判断的呢? 比如 list 类的父类是继 object 类的,但通过 isinstance([], typing.Iterable) 返回的却是真,难道 list 是可迭代的子类?

根据 PEP 3119 的描述中得知实例的检查是允许重载的:

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。

只打印了 False,并且instancecheck没有调用。 这是怎么回事。可见文档描述并不清楚。打破砂锅问到底的原则我从源码中观察 isinstance 的检测过程。

从源码来看 isinstance 的检测过程

这部分的内容可能比较难,如果读者觉得阅读有难度可以跳过,直接看结论。isinstance 的源码在 abstract.c 文件中:

Py_TYPE(inst) == (PyTypeObject *)cls 这是一种快速匹配的方式,等价于 type(inst) is cls ,这种快速的方式仅当 inst = cls() 匹配成功,并不会去优先检查instancecheck,所以文档中有误。继续向下看源码:

展开宏 PyType_CheckExact :

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 recursiveisinstance。但是这个函数里面我却没找到有关instancecheck的代码,recursiveisinstance 的判断逻辑大致是:

是从mro继承顺序来判断的,mro是一个元组,它表示类的继承顺序,这个元组的中类的顺序也决定了属性查找顺序。回到 PyObject_IsInstance 函数往下看:

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:

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 PyObjectLookupSpecial 就可以了:

取的是 PyTYPE(self) ,也就是说指定的 metaclass 里面需要定义instancecheck,获得该属性后,通过 PyObjectCallFunctionObjArgs 调用,调用的内容才是用户自定义的重载方法。

检查机制总结

至此,isinstance 的检测过程基本清晰了,为了便于理解,也得益于python很强的自解释能力,我用python代码来简化 isinstance 的过程:

判断的过程中有5个步骤,而用户自定义的instancecheck则比较靠后,这个检测过程主要还是以默认的行为来进行的,用户行为并不优先。

重载 isinstance(x, C)

因此,要想重载 isinstance(x, C) ,让用户能自定义判断结果,就需要满足以下条件:

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

满足这些条件后,比如对鸭子协议如何判断就比较清楚了:

本次测试环境 Python3.6.0

看完以上的内容,相信你对于Python的了解又加深了一层。作为一名Python爱好者,如果你在学习中遇到了困惑需要交流,可以来我们的网站(http://www.magedu.com/)获取帮助,了解行业评价最高的Linux课程可以拨打电话:18519746220。

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