Python 類型關係與繼承關係深度解析

Python 物件系統建立在兩大核心關係之上：類型關係（由誰建立）與繼承關係（誰繼承誰）。本文從 type 元類、__class__、__bases__、__metaclass__ 等底層機制出發，系統闡述新式類與經典類的差異，幫助開發者建立正確的物件模型心智圖。

核心概念：type 是類別的類別

>> type(int)

>>> type(type)
  # type 自己是自己的實例（元類的遞歸定義）
>>> class A(object): pass
>>> A.__class__

>>> type(A)

• 所有新式類（繼承 object）的類型都是 type。
• type 本身也是類別，其類型同為 type（類似根目錄的父目錄是自己）。

類型關係樹

type (根)
├── 內建型別: int, str, list, dict, ...
├── 使用者定義類別 (class A)
│   └── 實例
└── 元類 (class MyMeta(type))
    └── 使用者定義類別 (class B, __metaclass__=MyMeta)
        └── 實例

每個物件的 __class__ 指向其類別；每個類別的 __class__ 指向 type（或其子類）。

繼承關係圖

>> class A(object): pass
>>> class B(A): pass
>>> B.__bases__
(,)
>>> issubclass(B, A)
True
>>> isinstance(B(), A)
True

• 繼承關係構成有向無環圖（DAG），object 為根。
• type 繼承自 object（type.__bases__ == (object,)）。
• object 的類型是 type（object.__class__ is type）。

動態建立類別：type() 三參數形式

# 等價於 class A(object): def f(self): print(1)
def f(self): print(1)
A = type('A', (object,), {'f': f})
del f

• 參數：類別名稱（字串）、父類別元組、屬性字典。
• class 關鍵字本質是語法糖，編譯後呼叫 type.__new__。

自訂元類

class MyMeta(type):
    def __new__(mcs, name, bases, attrs):
        print(f"Creating class {name}")
        return super(MyMeta, mcs).__new__(mcs, name, bases, attrs)

class MyClass(object):
    __metaclass__ = MyMeta  # Python 2 語法
# Python 3: class MyClass(metaclass=MyMeta):

元類允許攔截類別建立過程，實現屬性驗證、自動註冊、AOP 等進階模式。

經典類 vs 新式類

Python 3 移除了經典類，所有類別隱式繼承 object。

物件導航網絡

每個物件持有對其他物件的引用（id），形成龐大網絡。Python 執行本質上是：

1. 修改此網絡（建立/刪除引用、修改屬性）。
2. 執行有副作用的程式碼物件（I/O、C 擴充）。

總結

理解 type、__class__、__bases__、__metaclass__ 之間的關係，是掌握 Python 物件模型、元編程、框架設計的基石。新式類統一了類型與類別系統，使得「一切皆物件」真正落地。

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