如何在Python中实现同时继承BaseException与ABC的抽象类？

问题背景 #

需要创建一个继承BaseException的抽象类，要求具备abc.ABC的抽象方法检查机制，但两种尝试均失败：

尝试1：多继承abc.ABC和BaseException #

import abc

class MyBaseAbstractClass(abc.ABC, BaseException):
    @abc.abstractmethod
    def foo(self) -> None:
        raise NotImplementedError

    @abc.abstractmethod
    def bar(self, reference) -> None:
        raise NotImplementedError

class MySecondaryAbstrClass(MyBaseAbstractClass):
    ...

obj = MySecondaryAbstrClass()

问题：未触发抽象方法未实现的错误。因为BaseException的元类优先级高于ABCMeta，导致抽象检查机制失效。

尝试2：指定metaclass=abc.ABC #

import abc

class MyBaseAbstractClass(BaseException, metaclass=abc.ABC):
    @abc.abstractmethod
    def foo(self):
        raise NotImplementedError

    @abc.abstractmethod
    def bar(self, reference) -> int:
        raise NotImplementedError

class MySecondaryAbstrClass(MyBaseAbstractClass):
    ...

obj = MySecondaryAbstrClass()

问题：出现元类冲突错误：

TypeError: metaclass conflict: the metaclass of a derived class must be a (non-strict) subclass of the metaclasses of all its bases

原因是BaseException的元类为BaseExceptionMeta，abc.ABC的元类为ABCMeta，直接指定ABCMeta作为元类，违反了“子类元类必须是所有基类元类的子类”的规则。

正确实现方案 #

创建同时继承ABCMeta和BaseException元类的自定义元类，用它定义抽象异常类：

import abc

# 自定义元类：同时继承ABCMeta和BaseException的元类
class ABCExceptionMeta(abc.ABCMeta, type(BaseException)):
    pass

class MyBaseAbstractClass(BaseException, metaclass=ABCExceptionMeta):
    @abc.abstractmethod
    def foo(self) -> None:
        raise NotImplementedError

    @abc.abstractmethod
    def bar(self, reference) -> int:
        raise NotImplementedError

# 测试1：未实现所有抽象方法，实例化会触发错误
class BadSecondaryClass(MyBaseAbstractClass):
    pass

# 执行以下代码会报错：TypeError: Can't instantiate abstract class BadSecondaryClass with abstract methods bar, foo
# obj = BadSecondaryClass()

# 测试2：实现所有抽象方法后可正常实例化
class GoodSecondaryClass(MyBaseAbstractClass):
    def foo(self) -> None:
        pass

    def bar(self, reference) -> int:
        return 0

obj = GoodSecondaryClass()

原理说明 #

自定义元类ABCExceptionMeta同时继承ABCMeta和BaseException的元类，既满足了元类的继承规则，又保留了ABCMeta的抽象方法检查能力和BaseException的异常类特性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Amir Masoud Nourollah