为什么str()与type()返回db.Column类型名不同？动态创建Enum为何报错？

场景复现 #

我正在学习Flask SQLAlchemy，按常规方式完成SQLAlchemy初始化：

db = SQLAlchemy(app=app)

随后通过类定义的方式声明数据表，代码如下：

class Table1(db.Model):
    col1 = db.Column(db.Integer)

我通过如下代码查看db.Column的类型：

str(db.Column)
# 输出: "<class 'sqlalchemy.sql.schema.Column'>"
type(db.Column)
# 输出: <class 'sqlalchemy.sql.visitors.TraversibleType'>

二者返回的类型结果为什么存在差异？

补充内容（2022年6月21日 12:17） #

假设存在如下基础类定义：

class C:
    pass

我原本认为以下两段代码是等价的，仅语法形式不同：

class X(C):
    pass

以及：

X = type('X', (C,), {})

但当操作对象为Enum时，使用type动态创建类会触发错误，复现代码如下：

from enum import Enum

class X1(Enum):  # 该写法运行正常
    pass

X2 = type('X2', (Enum,), {}) # 该写法触发错误

具体报错信息为：

...
  File "/usr/lib/python3.8/enum.py", line 175, in __new__
    enum_members = {k: classdict[k] for k in classdict._member_names}
AttributeError: 'dict' object has no attribute '_member_names'

上述报错的产生原因是什么？

1. str(db.Column)与type(db.Column)返回值差异原因 #

这是Python元类的基础特性，和SQLAlchemy本身的逻辑没有冲突：

• 首先明确：db.Column本身是一个类，不是实例。你写col1 = db.Column(db.Integer)的时候才是在实例化这个类，生成实际的列对象。
• str(类对象)返回的是类的可读字符串表示。SQLAlchemy对Column类的字符串输出做了定制，返回它逻辑上的模块路径sqlalchemy.sql.schema.Column，方便开发者识别。
• type(类对象)返回的是创建这个类的元类。举个最基础的例子：你执行type(int)、type(str)，返回的都是<class 'type'>，因为Python内置的int、str类都是由默认元类type创建的。SQLAlchemy为了实现SQL语法树的遍历访问能力，给所有SQL结构相关的类都实现了自定义元类TraversibleType，Column类就是由这个元类创建的，所以type(db.Column)会返回这个自定义元类。

2. 动态创建Enum子类报错的原因 #

你之前认为class定义类和直接调用type创建类完全等价，这个结论只在父类使用默认元类type时成立。一旦父类使用了自定义元类，这个等价关系就不成立：

• Enum类本身使用自定义元类EnumMeta实现所有枚举逻辑。当你用class关键字定义Enum子类时，Python不会死板地调用默认type创建类，而是会自动查找所有父类用到的元类，选择优先级最高的元类（这里就是EnumMeta）来执行类创建流程。EnumMeta在创建类时会自动生成带_member_names属性的特殊命名空间，用来存储枚举成员，所以正常class定义的Enum不会报错。
• 你直接调用原生type()创建Enum子类时，完全绕过了EnumMeta的类创建逻辑，传入的是普通Python字典，没有EnumMeta要求的_member_names属性，自然会触发属性错误。
• 如果需要动态创建Enum子类，要么显式调用它的元类，要么用Enum官方提供的函数式API：

from enum import Enum, EnumMeta
# 方式1：显式调用元类
X2 = EnumMeta('X2', (Enum,), {})
# 方式2：使用Enum函数式API
X2 = Enum('X2', {})

内容的提问来源于stack exchange，提问作者smwikipedia