Python中动态创建类的方法

0x00 前言

在Python中，类也是作为一种对象存在的，因此可以在运行时动态创建类，这也是Python灵活性的一种体现。

本文介绍了如何使用动态创建类，以及相关的一些使用方法与技巧。

0x01 类的本质

何为类？类是对现实生活中一类具有共同特征的事物的抽象，它描述了所创建的对象共同的属性和方法。在常见的编译型语言（如）中，类在编译的时候就已经确定了，运行时是无法动态创建的。那么Python是如何做到的呢？

来看下面这段代码：

classA(object):passprint(A)print(A.__class__)

在Python2中执行结果如下：

在Python3中执行结果如下：

可以看出，类的类型是，也就是说:实例化后是，实例化后是。

0x02 使用动态创建类

的参数定义如下：

type(name, bases, dict)

: 生成的类名

: 生成的类基类列表，类型为tuple

: 生成的类中包含的属性或方法

例如：可以使用以下方法创建一个类

cls=type('A',(object,),{'__doc__':'class created by type'})print(cls)print(cls.__doc__)

输出结果如下：

classcreatedby type

可以看出，这样创建的类与静态定义的类基本没有什么差别，使用上还更灵活。

这种方法的使用场景之一是：

有些地方需要传入一个类作为参数，但是类中会用到某些受外界影响的变量；虽然使用全局变量可以解决这个问题，但是比较丑陋。此时，就可以使用这种方法动态创建一个类来使用。

以下是一个使用的示例：

importsockettry:importSocketServerexcept ImportError:# python3importsocketserverasSocketServerclassPortForwardingRequestHandler(SocketServer.BaseRequestHandler):'''处理端口转发请求''' defhandle(self):sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)sock.connect(self.server)# self.server是在动态创建类时传入的 # 连接目标服务器，并转发数据 # 以下代码省略...defgen_cls(server):'''动态创建子类'''returntype('%s_%s'%(ProxyRequestHandler.__name__,server),(PortForwardingRequestHandler,object),{'server':server})server=SocketServer.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8080),gen_cls(('www.qq.com',80)))server.serve_forever()

在上面的例子中，由于目标服务器地址是由用户传入的，而类的实例化是在里实现的，我们没法控制。因此，使用动态创建类的方法可以很好地解决这个问题。

0x03 使用元类（）

类是实例的模版，而元类是类的模版。通过元类可以创建出类，类的默认元类是，所有元类必须是的子类。

下面是元类的一个例子：

importstructclassMetaClass(type):def__init__(cls,name,bases,attrd):super(MetaClass,cls).__init__(name,bases,attrd)def__mul__(self,num):returntype('%s_Array_%d'%(self.__name__,num),(ArrayTypeBase,),{'obj_type':self,'array_size':num,'size':self.size*num})classIntTypeBase(object):'''类型基类''' __metaclass__=MetaClass size=format=''# strcut格式 def__init__(self,val=):ifisinstance(val,str):val=int(val)ifnotisinstance(val,int):raiseTypeError('类型错误：%s'%type(val))self._net_order=True # 默认存储的为网络序数据 self.value=val self._num=1def__str__(self):return'%d(%s)'%(self._val,self.__class__.__name__)def__cmp__(self,val):ifisinstance(val,IntTypeBase):returncmp(self.value,val.value)elifisinstance(val,(int,long)):returncmp(self.value,val)elifisinstance(val,type(None)):returncmp(int(self.value),None)else:raiseTypeError('类型错误：%s'%type(val))def__int__(self):returnint(self.value)def__hex__(self):returnhex(self.value)def__index__(self):returnself.value def__add__(self,val):returnint(self.value+val)def__radd__(self,val):returnint(val+self.value)def__sub__(self,val):returnself.value-val def__rsub__(self,val):returnval-self.value def__mul__(self,val):returnself.value*val def__div__(self,val):returnself.value/val def__mod__(self,val):returnself.value%val def__rshift__(self,val):returnself.value>>val def__and__(self,val):returnself.value&val @property defnet_order(self):returnself._net_order @net_order.setter defnet_order(self,_net_order):self._net_order=_net_order @property defvalue(self):returnself._val @value.setter defvalue(self,val):ifnotisinstance(val,int):raiseTypeError('类型错误：%s'%type(val))ifvalmax_val:raiseValueError('%d超过最大大小%d'%(val,max_val))self._val=val defunpack(self,buff,net_order=True):'''从buffer中提取出数据'''iflen(buff)

以上代码在Python2.7中输出结果如下：

AAAAA

在Python3中，的定义方法做了修改，变成了：

classIntTypeBase(object,metaclass=MetaClass):pass

为了兼容性。可以使用库中的方法：

使用元类的优点是可以使用更加优雅的方式创建类，如上面的，提升了代码可读性和技巧性。

0x04 重写方法

每个继承自的类都有方法，这是个在类实例化时优先调用的方法，时机早于。它返回的类型决定了最终创建出来的对象的类型。

请看以下代码：

classA(object):def__new__(self,*args,**kwargs):returnB()classB(object):passa=A()print(a)

输出结果如下：

可以看到，明明实例化的是，但是返回的对象类型却是，这里主要就是在起作用。

下面的例子展示了在中动态创建类的过程：

classB(object):def__init__(self,var):self._var=vardeftest(self):print(self._var)classA(object):def__new__(self,*args,**kwargs):iflen(args)==1andisinstance(args[],type):returntype('%s_%s'%(self.__name__,args[].__name__),(self,args[]),{})else:returnobject.__new__(self,*args,**kwargs)defoutput(self):print('output from new class %s'%self.__class__.__name__)obj=A(B)('Hello World')obj.test()obj.output()

结果输出如下：

Hello WorldoutputfromnewclassA_B

这个例子实现了动态创建两个类的子类，比较适合存在很多类需要排列组合生成N多子类的场景，可以避免要写一堆子类代码的痛苦。

0x05 总结

动态创建类必须要使用实现，但是，根据不同的使用场景，可以选择不同的使用方法。

这样做对静态分析工具其实是不友好的，因为在运行过程中类型发生了变化。而且，这也会降低代码的可读性，一般情况下也不推荐用户使用这样存在一定技巧性的代码。