技術(shù)背景

在Python的類型設(shè)計(jì)中，有時(shí)候會(huì)遇到一個(gè)cls參數(shù)。其實(shí)cls參數(shù)就是一個(gè)約定俗成的名稱，用其他的名字也能正常運(yùn)行但不建議這么用。它的作用類似于實(shí)例方法中的self參數(shù)，代表的是類本身，可以用于訪問(wèn)類的參數(shù)和類的方法。本文通過(guò)一些具體示例，來(lái)演示cls參數(shù)的功能和用法。

簡(jiǎn)單類實(shí)現(xiàn)

首先我們用普通的方法做一個(gè)最基本的測(cè)試案例：

class Test:
    def __init__(self):
        self.prefix = "Hello\t"
    def excute(self, x):
        print (self.prefix+x)
t = Test()
x = "Bob"
t.excute(x)
x = "Alice"
t.excute(x)

這里Test類型的操作邏輯是，在初始化函數(shù)中初始化一個(gè)prefix變量，然后在excute中調(diào)用打印函數(shù)，打印prefix變量和一個(gè)外部輸入變量的整合字符串，執(zhí)行效果如下：

Hello   Bob
Hello   Alice

這個(gè)方法的一個(gè)局限性在于，類Test中的函數(shù)，如excute函數(shù)，必須要新建一個(gè)實(shí)例t之后，才能夠調(diào)用到它的excute方法。如果跳過(guò)初始化的步驟直接調(diào)用excute方法：

class Test:
    def __init__(self):
        self.prefix = "Hello\t"
    def excute(self, x):
        print (self.prefix+x)
Test.excute()

運(yùn)行結(jié)果會(huì)告訴你，這需要兩個(gè)變量的輸入才能夠正常的運(yùn)行：

Traceback (most recent call last):
  File "/home/test_cls.py", line 8, in <module>
    Test.excute()
TypeError: Test.excute() missing 2 required positional arguments: 'self' and 'x'

例如，我們先初始化一個(gè)t實(shí)例，但是方法調(diào)用我們不調(diào)用t中的excute函數(shù)，而是直接調(diào)用Test類中的函數(shù)：

class Test:
    def __init__(self):
        self.prefix = "Hello\t"
    def excute(self, x):
        print (self.prefix+x)
t = Test()
x = "Bob"
Test.excute(t, x)

這樣也是可以正常運(yùn)行的：

Hello   Bob

classmethod方法

通過(guò)classmethod方法，可以允許我們不需要在外部對(duì)類初始化，而直接訪問(wèn)到類的內(nèi)部屬性、參數(shù)和函數(shù)。也就是對(duì)于classmethod裝飾的函數(shù)，約定使用cls變量作為開頭。

class Test:
    prefix = "Hello\t"
    @classmethod
    def excute(cls, x):
        print (cls.prefix+x)
x = "Bob"
Test.excute(x)

這樣就可以直接在外部調(diào)用到類的內(nèi)部函數(shù)：

Hello   Bob

當(dāng)然，前面提到過(guò)，這里即使換一個(gè)變量名，也是可以正常運(yùn)行的：

class Test:
    prefix = "Hello\t"
    @classmethod
    def excute(self, x):
        print (self.prefix+x)
x = "Bob"
Test.excute(x)

因?yàn)榈谝粋€(gè)參數(shù)代表的是類本身，因此可以執(zhí)行成功：

Hello   Bob

這里需要說(shuō)明的是，classmethod裝飾器的作用，就是把函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)相關(guān)的內(nèi)容給省去了，如果不使用classmethod進(jìn)行裝飾，例如：

class Test:
    prefix = "Hello\t"
    def excute(cls, x):
        print (cls.prefix+x)
x = "Bob"
Test.excute(x)

這樣運(yùn)行會(huì)報(bào)錯(cuò)：

Traceback (most recent call last):
  File "/home/test_cls.py", line 7, in <module>
    Test.excute(x)
TypeError: Test.excute() missing 1 required positional argument: 'x'

提示的內(nèi)容是參數(shù)缺失，其實(shí)也就是少了一個(gè)初始化的步驟。那么有一種情況是，類似于prefix這種的類屬性是在__init__函數(shù)中定義的，這是比較常見的情況。在這種情況下，如果不初始化一個(gè)實(shí)例，就無(wú)法訪問(wèn)到初始化參數(shù)。但是前面也提到了，cls就代表類本身，那么自然可以通過(guò)cls來(lái)訪問(wèn)類中的函數(shù)，包括初始化的函數(shù)：

class Test:
    def __init__(self):
        self.prefix = "Hello\t"
    @classmethod
    def excute(cls, x):
        cls.__init__(cls)
        print (cls.prefix+x)
x = "Bob"
Test.excute(x)

這個(gè)代碼可以被正確執(zhí)行：

Hello   Bob

同時(shí)，通過(guò)classmethod，可以修改類的屬性：

class Test:
    prefix = "Hello\t"
    @classmethod
    def excute(cls, x):
        print (cls.prefix+x)
        cls.prefix = cls.prefix+x+"\t"
x = "Bob"
Test.excute(x)
x = "Alice"
Test.excute(x)

這里在excute函數(shù)中，每次打印之后，都會(huì)修改一下prefix參數(shù)，所以打印輸出結(jié)果如下：

Hello   Bob
Hello   Bob     Alice

當(dāng)然，修改屬性這樣的操作，在普通的類實(shí)現(xiàn)中也是可以操作的：

class Test:
    def __init__(self):
        self.prefix = "Hello\t"
    def excute(self, x):
        print (self.prefix+x)
        self.prefix = self.prefix+x+"\t"
t = Test()
x = "Bob"
t.excute(x)
x = "Alice"
t.excute(x)

用self得到的結(jié)果是一樣的：

Hello   Bob
Hello   Bob     Alice

如果不使用classmethod，也可以通過(guò)staticmethod來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)類似功能：

class Test:
    def __init__(self):
        self.prefix = "Hello\t"
    @staticmethod
    def excute(self, x):
        print (self.prefix+x)
        self.prefix = self.prefix+x+"\t"
t = Test()
x = "Bob"
Test.excute(t, x)
x = "Alice"
Test.excute(t, x)

但是staticmethod不對(duì)參數(shù)進(jìn)行初始化，雖然可以在外部直接調(diào)用類函數(shù)，但是需要手動(dòng)初始化一個(gè)實(shí)例。輸出結(jié)果是一致的：

Hello   Bob
Hello   Bob     Alice

總結(jié)概要

本文介紹了在Python的classmethod裝飾的類方法的cls變量的意義，通過(guò)幾個(gè)不同的示例對(duì)比，凸顯cls變量在Python編程中的應(yīng)用場(chǎng)景。對(duì)于大多數(shù)的場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，使用普通的Python類和函數(shù)定義即可。如果需要在類的外部使用類的內(nèi)部函數(shù)，但是可能有多個(gè)不同初始化的類輸入，那么可以使用staticmethod進(jìn)行裝飾。如果只有一個(gè)類，而有多種不同的輸入場(chǎng)景下，可以使用classmethod進(jìn)行裝飾。

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