メタクラスとは何なのでしょうか？

Question

メタクラスとは何なのでしょうか？

http://qiita.com/fujimisakari/items/0d4786dd9ddeed4eb702
の記事を見ながらwebサイトを作っています。

from django.db import models
from django.utils import timezone

# Create your models here.
class Question(models.Model):
    class Meta:
    #     app_label = 'polls'
        verbose_name = '質問'
        verbose_name_plural = '質問の複数形'
    question_text = models.CharField(max_length=200,default='xxxx')
    pub_date = models.DateTimeField('date published', default=timezone.now)

    def __str__(self):
        return self.question_text

class Choice(models.Model):
    question = models.ForeignKey(Question,on_delete=models.CASCADE)
    # question = models.ForeignKey('polls.Question',on_delete=models.CASCADE)
    choice_text = models.CharField(max_length=200)
    votes = models.IntegerField(default=0)

とコードを書きました。
上記のurlで出てきている、メタクラスが
typeのインスタンスでできているというのがよくわかりません。
上のコードでなぜclass Meta が必要なのかわかりません。
メタクラスが必要な時はどういう時なのでしょうか？

Answer 1

class文を書くと、そこに書いてある内容に応じたクラスを定義することができます。
言い換えるとclass文には「クラスを定義する」機能があるということです。

では。
class文に「クラスを定義する」以外の機能を持たせることができないでしょうか。
あるいは、class文が持っているPython標準のクラスを定義する機能以上の、「もっと便利な機能」を持たせることができないでしょうか。

答えはできますで、そのための機能がメタクラスです。

言葉をかえると、メタクラスは「「class文の持つ定義する機能」を定義する機能」があるのです。
「「定義する機能」を定義する機能」というのがメタと名付けられている所以です。

---

class Question(models.Model):
    class Meta:
        verbose_name = '質問'
        verbose_name_plural = '質問の複数形'
    (略)

というコードで、メタクラスが使われているのはmodels.Modelの方です。class Metaの方はメタクラスではありません。（class MetaのMetaは"テーブルのメタ情報"という意味です）

https://github.com/django/django/blob/2.2.9/django/db/models/base.py#L399
https://github.com/django/django/blob/2.2.9/django/db/models/base.py#L67

models.Modelにはメタクラスが指定されています。そのため、models.Modelを継承する場合のこのclass文には普通のclass文にはない機能が追加されています。
それが何かというと、
class文の中に入れ子でMetaという名前のclass文を定義しておくと、そこから情報を読み取って定義しているクラス（ここでいうとQuestionの方）にデータベースアクセスに関連する追加の情報や機能を差し挟んでくれる
というものです。

普通、クラスに対して追加の情報や機能を差し挟むためには、
初期化子の中で親クラスのメソッドを呼んだりメンバ変数やプロパティを設定したり
メソッドを定義する文(def文)を書いたり
しますね。

そうしなくも「そういうことをかわりにやってくれる機能」がメタクラスを指定したことで、class文の機能に追加されているのです。それがメタクラスの機能です。

（メタクラスを使わないで親クラスの初期化子の中でゴリゴリとクラス構造に介入するコードを書けば似たようなことができるとしても、専用の機能として言語に用意する方が筋がいいし、そのように用意されていればそれを使ってあげた方がコードの意図がハッキリするのです）

Answer 2

上のコードでなぜclass Meta が必要なのかわかりません。

これはメタクラスとは関係ありません。Djangoの仕様です。
https://docs.djangoproject.com/ja/1.11/topics/db/models/#meta-options

Give your model metadata by using an inner class Meta, like so:
モデルのメタデータをMetaという名前のクラスでモデルの中に作ります。

Model metadata is 「anything that’s not a field」, such as ordering options >

(ordering), database table name (db_table), or human-readable singular and plural names (verbose_name and verbose_name_plural). None are required, and adding class Meta to a model is completely optional.

モデルのメタデータとは、「フィールド定義じゃない何か」で、並べる時の順番指定(ordering)や、DBのテーブル名や(db_table)、表示名の単数形と複数形(verbose_name と verbose_name_plural)などを指定します。Metaは必須ではないので、必要になったら書いてください。