为什么从实例获取类属性会引发 AttributeError？

Question

通常，您可以从该类的实例访问常规类属性/字段。但是，当尝试访问类属性时，会引发 AttributeError。为什么实例看不到类对象的属性？

class Meta(type):

    @property
    def cls_prop(cls):
        return True


class A(metaclass=Meta):
    cls_attr = True


A.cls_attr # True
A.cls_prop # True
a = A()
a.cls_attr # True
a.cls_prop # AttributeError: 'A' object has no attribute 'cls_prop'

Answer 1

这是由于属性查找的工作方式造成的。当尝试检索实例中的属性时，Python 会执行以下操作：

1. 调用实例的类__getattribute__（不是元类__getattribute__），这反过来将：

   1. 按照方法解析顺序检查实例的类及其超类的属性。它不会继续到类的类（元类）——它遵循继承链。

      1. 如果在类中找到该属性并且它有一个__get__方法，则使其成为描述符：__get__使用实例及其类作为参数调用该方法 - 返回的值用作属性值
         • 注意：对于使用的类__slots__，每个实例属性都记录在一个特殊的描述符中 - 该描述符存在于类本身中并且有一个__get__方法，因此在此步骤中检索开槽类的实例属性
      2. 如果没有__get__方法，它只是跳过类中的搜索。

   2. 检查实例本身：该属性应作为实例__dict__属性中的条目存在。如果是，则返回相应的值。（__dict__是一个特殊属性，可在 cPython 中直接访问，但否则将遵循上面的开槽属性的描述符规则）

   3. 再次检查该类（及其继承层次结构）的属性，这一次，无论它是否有方法__get__。如果找到，则使用它。类中的属性检查直接在类及其超类中执行，而不是通过以递归方式__dict__调用它们自己的属性。__getattribute__(*)

2. __getattr__如果存在，则使用属性名称调用类（或超类）方法。它可能会返回一个值，或者引发 AttributeError（__getattr__与低级别不同__getattribute__，并且更容易定制）

3. 引发属性错误。

(*) 这是回答您的问题的步骤：不会在元类中搜索实例中的属性。在上面的代码中，如果您尝试将A.cls_prop其用作属性，则A().cls_prop它会起作用：直接从类中检索属性时，它在上面的检索算法中扮演“实例”的角色。

(**) 注意。这个属性检索算法描述相当完整，但是对于属性分配和删除，而不是检索，描述符存在一些差异，基于它是否具有__set__(或__del__) 方法，使其成为“数据描述符”：非-数据描述符（例如在实例的类主体中定义的常规方法）直接在实例的字典上分配，因此仅覆盖并“关闭”该实例的方法。数据描述符将__set__调用它们的方法。

如何使元类中定义的属性适用于实例：

正如您所看到的，属性访问是非常可定制的，如果您想在将在实例中工作的元类中定义“类属性”，则可以轻松地自定义代码以使其正常工作。一种方法是添加到您的基类（而不是元类）中，__getattr__它将在元类上查找自定义描述符并调用它们：

class Base(metaclass=Meta):
    def __getattr__(self, name):
        metacls = type(cls:=type(self))
        if hasattr(metacls, name):
            metaattr = getattr(metacls, name)
            if isinstance(metaattr, property):  # customize this check as you want. It is better not to call it for anything that has a `__get__`, as it would retrieve metaclass specific stuff, such as its __init__ and __call__ methods, if those were not defined in the class.
                attr = metaattr.__get__(cls, metacls)
                return attr
        return super().__getattr__(name)

和：

In [44]: class A(Base):
    ...:     pass
    ...:

In [45]: a = A()

In [46]: a.cls_prop
Out[46]: True