`slots=True` ломает ваши датаклассы!

Когда прям с заголовка набросил, то дальше уже всегда проще.

Давайте посмотрим, какую пользу и какой вред приносит использование @dataclass(slots=True) или @attr.define(slots=True). В целом - различий не так много.

Во-первых, что делает __slots__ = ('a',) внутри класса?

class My:
    __slots__ = ('a',)

1. Валидирует, что __slots__ корректны
2. Генерирует дескрипторы для всех имен в __slots__, см https://github.com/python/cpython/blob/91ff700de28f3415cbe44f58ce84a2670b8c9f15/Objects/descrobject.c#L793-L796

>>> class My:
...     __slots__ = ('a',)
... 
>>> My.a, type(My.a)
(<member 'a' of 'My' objects>, <class 'member_descriptor'>)

3. Если слот __dict__ не проставлен, то меняет базовую функцию доступа к и установки аттрибутов

/* Special case some slots */
if (type->tp_dictoffset != 0 || ctx->nslot > 0) {
    PyTypeObject *base = ctx->base;
    if (base->tp_getattr == NULL && base->tp_getattro == NULL) {
        type->tp_getattro = PyObject_GenericGetAttr;
    }
    if (base->tp_setattr == NULL && base->tp_setattro == NULL) {
        type->tp_setattro = PyObject_GenericSetAttr;
    }
}

Из-за чего больше нельзя будет назначать произвольные атрибуты:

>>> class My:
...     __slots__ = ('a',)
... 
>>> m = My()
>>> m.custom = 0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'My' object has no attribute 'custom'

Но, достаточно добавить '__dict__' внутрь __slots__, чтобы вернуть данное поведение: __slots__ = ('a', '__dict__'):

>>> class My:
...     __slots__ = ('a', '__dict__')
... 
>>> m = My()
>>> m.custom = 0

4. __slots__ ускоряет доступ к атрибутам и уменьшает размер объектов.

>>> import sys
>>> class A:
...     __slots__ = ('a',)
...     def __init__(self, a):
...        self.a = a

>>> class B:
...      def __init__(self, a):
...          self.a = a

>>> sys.getsizeof(A(1))
40
>>> sys.getsizeof(B(1))
56

Разница в скорости доступа не очень большая, но есть:

» pyperf timeit -s '
class A:

   def __init__(self, a):
       self.a = a

a = A(1)' 'a.a'
.....................
Mean +- std dev: 13.9 ns +- 0.1 ns

Против доступа со __slots__:

» pyperf timeit -s '
. class A:
.    __slots__ = ("a",)
.    def __init__(self, a):
.        self.a = a
.  
. a = A(1)' 'a.a'
.....................
Mean +- std dev: 13.3 ns +- 0.1 ns

Так что там с датаклассами?

Штука в том, что создать слоты в существующем классе – нельзя физически. Слишком много всего написано на C.
Можно только пересоздать класс еще раз 😱
https://github.com/python/cpython/blob/91ff700de28f3415cbe44f58ce84a2670b8c9f15/Lib/dataclasses.py#L1224-L1276

cls = type(cls)(cls.__name__, cls.__bases__, cls_dict)

Что порождает много проблем. Например:
- Нельзя использовать super() без параметров в методах внутри тела класса:

>>> @dataclass(slots=True)
... class My:
...     def __str__(self) -> str:
...         return super().__str__()
...         
>>> str(My())
Traceback (most recent call last):
  File "<python-input-2>", line 1, in <module>
    str(My())
    ~~~^^^^^^
  File "<python-input-1>", line 4, in __str__
    return super().__str__()
           ^^^^^^^^^^^^^^^
TypeError: super(type, obj): obj (instance of My) is not an instance or subtype of type (My).

Потому что __str__.closure не обновляет cell объекты на другой класс при пересоздании. Есть PR, но все сложно: https://github.com/python/cpython/pull/111538

- Нельзя использовать `__init_subclass__` в родителях класса со slots, где ожидаются параметры. Тут только документацией можно помочь: https://github.com/python/cpython/pull/123342

Так что - будьте осторожны!