Python基础之元编程知识总结

元编程指的是通过编写代码来操作其他代码，Python提供了一些元编程的工具和技术，本文将对这些内容进行总结。

1. 装饰器

装饰器是一种使函数或类等对象作为参数，返回修改后的对象的函数，通常用于增强或修改函数的功能。下面是一个计时器装饰器的示例：

import time

def timer(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(f"Function {func.__name__} takes {end_time-start_time:.4f} seconds.")
        return result
    return wrapper

@timer
def fibonacci(n):
    if n <= 1:
        return 1
    else:
        return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

上面的代码定义了一个timer装饰器，该装饰器用于计时函数的执行时间。在函数定义上方加上@timer声明，就可以将该函数作为参数传给timer函数，返回一个新函数wrapper，该函数调用被装饰的函数，并在调用前后计时，并打印出执行时间。使用时，直接调用被装饰的函数即可：

>>> fibonacci(30)
Function fibonacci takes 0.4982 seconds.
1346269

2. 元类

元类是用于创建类的“类”，它可以动态地创建或修改类的属性和方法。下面是一个简单的使用元类创建类的示例：

def upper_attr(future_class_name, future_class_parents, future_class_attr):
    """
    将类属性名转换为大写形式
    """
    new_class_attr = {}
    for name, value in future_class_attr.items():
        if not name.startswith('__'):
            new_class_attr[name.upper()] = value
    return type(future_class_name, future_class_parents, new_class_attr)

class Foo(metaclass=upper_attr):
    x = 1

f = Foo()
print(hasattr(f, 'x'))      # False
print(hasattr(f, 'X'))      # True

上面的代码定义了一个函数upper_attr，该函数是一个元类，用于将类的属性名转换为大写形式。将该函数赋值给metaclass参数后，创建类Foo时，元类的__call__方法将被调用，类似于实例化，由__call__方法返回一个新的类，在新的类中将属性名转换为大写形式。

使用时，可以看到在类创建时，属性x被转换为X，可以通过新的属性名访问：

>>> f = Foo()
>>> print(hasattr(f, 'x'))      # False
>>> print(hasattr(f, 'X'))      # True

总结

本文介绍了Python中的元编程技术，包括装饰器和元类两种技术，分别用示例进行了讲解和说明。使用这两种元编程技术，可以方便地修改或增强函数和类的功能。