@classmethod和@staticmethod对初学者的意义？

Question

有人能给我解释一下python中@classmethod和@staticmethod的含义吗？我需要知道区别和意义。

据我所知，@classmethod告诉类它是一个应该继承到子类中的方法，或者。。。一些东西。然而，这又有什么意义呢？为什么不直接定义类方法而不添加@classmethod或@staticmethod或任何@定义呢？

tl；dr:何时应该使用它们，为什么应该使用它们，以及如何使用它们？

我对C++很在行，所以使用更高级的编程概念不应该是个问题。如果可能的话，请给我一个相应的C++示例。

Answer 1

@classmethod表示：当调用此方法时，我们将类作为第一个参数传递，而不是作为该类的实例传递（就像我们通常对方法所做的那样）。这意味着您可以在该方法中使用类及其属性，而不是特定的实例。

@staticmethod意味着：当调用这个方法时，我们不会向它传递类的实例（就像我们通常对方法所做的那样）。这意味着您可以将函数放在类中，但不能访问该类的实例（当您的方法不使用该实例时，这非常有用）。

Answer 2

尽管classmethod和staticmethod非常相似，但这两个实体的用法略有不同：classmethod必须将对类对象的引用作为第一个参数，而staticmethod则完全没有参数。

示例

class Date(object):

    def __init__(self, day=0, month=0, year=0):
        self.day = day
        self.month = month
        self.year = year

    @classmethod
    def from_string(cls, date_as_string):
        day, month, year = map(int, date_as_string.split('-'))
        date1 = cls(day, month, year)
        return date1

    @staticmethod
    def is_date_valid(date_as_string):
        day, month, year = map(int, date_as_string.split('-'))
        return day <= 31 and month <= 12 and year <= 3999

date2 = Date.from_string('11-09-2012')
is_date = Date.is_date_valid('11-09-2012')

解释

让我们假设一个类的例子，处理日期信息（这将是我们的样板文件）：

class Date(object):

    def __init__(self, day=0, month=0, year=0):
        self.day = day
        self.month = month
        self.year = year

这个类显然可以用来存储关于某些日期的信息（没有时区信息；假设所有日期都以UTC表示）。

这里有一个Python类实例的典型初始值设定项__init__，它以典型的instancemethod形式接收参数，第一个非可选参数（self）保存对新创建实例的引用。

类方法

我们有一些任务可以使用classmethod很好地完成

假设我们要创建许多类实例，其中的日期信息来自外部源，编码为格式为“dd-mm-yyy”的字符串。假设我们必须在项目的源代码中的不同位置执行此操作。

所以我们必须做的是：

1. 解析一个字符串，将日、月和年作为三个整数变量或由该变量组成的三项元组接收。
2. 通过将这些值传递给初始化调用来实例化Date。

这看起来像：

day, month, year = map(int, string_date.split('-'))
date1 = Date(day, month, year)

为此，C++可以实现具有过载的特性，但Python没有这种重载。相反，我们可以使用classmethod。让我们创建另一个“构造函数”。

    @classmethod
    def from_string(cls, date_as_string):
        day, month, year = map(int, date_as_string.split('-'))
        date1 = cls(day, month, year)
        return date1

date2 = Date.from_string('11-09-2012')

让我们更仔细地看一下上面的实现，并回顾一下我们在这里有哪些优势：

1. 我们在一个地方实现了日期字符串解析，现在可以重用了。
2. 封装在这里工作得很好（如果您认为可以在其他地方将字符串解析作为单个函数实现，那么这个解决方案更适合OOP范式）。
3. cls是一个保存类本身的对象，而不是类的实例。这很酷，因为如果我们继承我们的Date类，所有的子类都将定义from_string。

静态方法

那staticmethod呢？它与classmethod非常相似，但不接受任何必需的参数（就像类方法或实例方法那样）。

让我们看看下一个用例。

我们有一个日期字符串，我们想以某种方式验证它。这个任务在逻辑上也绑定到我们目前使用的Date类，但不需要实例化它。

这里是staticmethod有用的地方。让我们看下一段代码：

    @staticmethod
    def is_date_valid(date_as_string):
        day, month, year = map(int, date_as_string.split('-'))
        return day <= 31 and month <= 12 and year <= 3999

    # usage:
    is_date = Date.is_date_valid('11-09-2012')

因此，正如我们从staticmethod的用法中看到的，我们没有任何访问类的权限——它基本上只是一个函数，在语法上称为方法，但没有访问对象及其内部（字段和其他方法）的权限，而classmethod有。

Answer 3

罗斯特拉夫·钦科的回答非常恰当。我想我可以强调另一个原因，当您创建一个额外的构造函数时，应该选择@classmethod而不是@staticmethod。

在上面的例子中，Rostyslav使用@classmethodfrom_string作为工厂，从其他不可接受的参数创建Date对象。对于@staticmethod也可以这样做，如下代码所示：

class Date:
  def __init__(self, month, day, year):
    self.month = month
    self.day   = day
    self.year  = year


  def display(self):
    return "{0}-{1}-{2}".format(self.month, self.day, self.year)


  @staticmethod
  def millenium(month, day):
    return Date(month, day, 2000)

new_year = Date(1, 1, 2013)               # Creates a new Date object
millenium_new_year = Date.millenium(1, 1) # also creates a Date object. 

# Proof:
new_year.display()           # "1-1-2013"
millenium_new_year.display() # "1-1-2000"

isinstance(new_year, Date) # True
isinstance(millenium_new_year, Date) # True

因此new_year和millenium_new_year都是Date类的实例。

但是，如果您仔细观察，不管怎样，工厂流程都是硬编码来创建Date对象的。这意味着，即使Date类是子类，子类仍然会创建普通的Date对象（没有子类的任何属性）。请参见下面的示例：

class DateTime(Date):
  def display(self):
      return "{0}-{1}-{2} - 00:00:00PM".format(self.month, self.day, self.year)


datetime1 = DateTime(10, 10, 1990)
datetime2 = DateTime.millenium(10, 10)

isinstance(datetime1, DateTime) # True
isinstance(datetime2, DateTime) # False

datetime1.display() # returns "10-10-1990 - 00:00:00PM"
datetime2.display() # returns "10-10-2000" because it's not a DateTime object but a Date object. Check the implementation of the millenium method on the Date class for more details.

datetime2不是DateTime的实例吗？世界跆拳道联盟？嗯，那是因为使用了@staticmethod装饰器。

在大多数情况下，这是不希望的。如果您想要的是一个工厂方法，它知道调用它的类，那么@classmethod就是您需要的。

将Date.millenium重写为（这是上面代码中唯一更改的部分）：

@classmethod
def millenium(cls, month, day):
    return cls(month, day, 2000)

确保class不是硬编码的，而是学习的。cls可以是任何子类。生成的object将是cls的一个实例 我们来测试一下：

datetime1 = DateTime(10, 10, 1990)
datetime2 = DateTime.millenium(10, 10)

isinstance(datetime1, DateTime) # True
isinstance(datetime2, DateTime) # True


datetime1.display() # "10-10-1990 - 00:00:00PM"
datetime2.display() # "10-10-2000 - 00:00:00PM"

原因是，正如您现在所知道的，使用了@classmethod，而不是@staticmethod