如何创建作为另一个类的子类但未通过issubclass和/或isinstance测试的Python类？

Question

我知道这可能是不好的设计，但是我遇到了需要即时创建Base类的Derived子类，并使Derived实例失败的问题，该实例使issubclass(Derived, Base)或isinstance(derived_obj, Base)进行检查（即返回False ）。

我尝试了多种方法，但没有成功：

• 在Derived （ https://stackoverflow.com/a/42958013/4909228 ）中创建名为__class__的属性。 这只能用于使检查返回True 。
• 重写Base的__instancecheck__和__subclasscheck__方法。 这是行不通的，因为CPython仅在常规检查返回False时才调用这些方法。
• 在__init__期间分配__class__属性。 在Python 3.6及更高版本中不再允许这样做。
• 制作Derived子类object ，并将其所有属性和方法（包括特殊方法）分配给Base 。 这是行不通的，因为不能在不是Base的子类的实例上调用某些方法（例如__init__ ）。

可以用Python完成吗？ 该方法可能是特定于解释器的（代码仅在CPython中运行），并且仅需要针对Python版本3.6+。

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为了说明此要求的潜在用法，请考虑以下功能：

def map_structure(fn, obj):
    if isinstance(obj, list):
        return [map_structure(fn, x) for x in obj]
    if isinstance(obj, dict):
        return {k: map_structure(fn, v) for k, v in obj.items()}
    # check whether `obj` is some other collection type
    ...
    # `obj` must be a singleton object, apply `fn` on it
    return fn(obj)

此方法将map推广到可在任意嵌套的结构上使用。 但是，在某些情况下，我们不想遍历某个嵌套结构，例如：

# `struct` is user-provided structure, we create a list for each element
struct_list = map_structure(lambda x: [x], struct)
# somehow add stuff into the lists
...
# now we want to know how many elements are in each list, so we want to
# prevent `map_structure` from traversing the inner-most lists
struct_len = map_structure(len, struct_list)

如果可以实现上述功能，则可以将以上内容更改为：

pseudo_list = create_fake_subclass(list)
struct_list = map_structure(lambda x: pseudo_list([x]), struct)
# ... and the rest of code should work

Answer 1

重写Base的__instancecheck__和__subclasscheck__方法。 这是行不通的，因为CPython仅在常规检查返回False时才调用这些方法。

这个说法是一个误解。 这些挂钩将在元类上定义，而不是在基类（ docs ）上定义。

>>> class Meta(type): 
...     def __instancecheck__(self, instance): 
...         print("instancecheck", self, instance) 
...         return False 
...     def __subclasscheck__(self, subclass): 
...         print("subclasscheck", self, subclass) 
...         return False 
...
>>> class Base(metaclass=Meta):
...     pass
...
>>> class Derived(Base):
...     pass
...
>>> obj = Derived()
>>> isinstance(obj, Base)
instancecheck <class '__main__.Base'> <__main__.Derived object at 0xcafef00d>
False
>>> issubclass(Derived, Base)
subclasscheck <class '__main__.Base'> <class '__main__.Derived'>
False

请注意，CPython性能优化可防止在某些特殊情况下调用自定义实例检查钩子（有关详细信息，请参见此处 ）。 特别是，由于存在完全匹配的CPython快速路径 ，因此您可能无法isinstance(obj, Derived)的返回值。

最后一点，我同意评论者的意见，即这听起来并不是一个很有前途的设计。 在这种情况下，您似乎应该考虑使用合成而不是继承。

Answer 2

正如其他人指出的那样：使用组合。

制作一个没有递归映射的类：

class NotMapped:
    pass

然后使用composition并从中派生您的类：

class Derived(NotMapped):
    pass

然后在函数的开头添加一个大小写：

def map_structure(fn, obj):

    if isinstance(obj, NotMapped):
        return obj
    # special-case container types etc.
    ...
    return fn(obj)

将此与多重继承一起用作混合。 为容器类型创建便利条件，因此NotMapped（[1、2、3]）会按预期工作。