在處理 Python 類別時，您會遇到名為 @classmethod 的裝飾器。這與 @staticmethod 或一般實例方法（Instance Method）有明確的區別，擁有獨特的目的。
在這篇文章中，我們將清楚了解 @classmethod 是什麼，以及在何種情況下如何使用它，並與 @staticmethod 和實例方法進行比較。
1. 三種方法類型：實例方法 vs. 類方法 vs. 靜態方法
Python 類別基本上有三種方法類型。它們最大的不同在於 方法接收的第一個參數是什麼。
class MyClass:
# 1. 實例方法 (Instance Method)
def instance_method(self, arg1):
# 'self' 代表類別的實例。
# 可以訪問和修改實例屬性(self.x)。
print(f"實例方法被調用，參數為 {self} 和 {arg1}")
# 2. 類方法 (Class Method)
@classmethod
def class_method(cls, arg1):
# 'cls' 代表類別本身(MyClass)。
# 主要用於訪問類屬性或作為創建實例的“工廠”。
print(f"類方法被調用，參數為 {cls} 和 {arg1}")
# 3. 靜態方法 (Static Method)
@staticmethod
def static_method(arg1):
# 不接受 'self' 或 'cls'。
# 是與類或實例狀態無關的輔助函數。
# 此函數只是在類內部“附屬”。
print(f"靜態方法被調用，參數為 {arg1}")
# 方法調用示例
obj = MyClass()
# 實例方法（通過實例調用）
obj.instance_method("Hello")
# 類方法（可以通過類別或實例調用）
MyClass.class_method("World")
obj.class_method("World") # 這樣也可以，但通過類別調用更為明確。
# 靜態方法（可以通過類別或實例調用）
MyClass.static_method("Python")
obj.static_method("Python")
一目瞭然的比較
| 類別 | 第一個參數 | 訪問對象 | 主要用途 |
|---|---|---|---|
| 實例方法 | self（實例） |
實例屬性 (self.name) |
操作或訪問對象的狀態 |
| 類方法 | cls（類別） |
類屬性 (cls.count) |
替代建構子（工廠） |
| 靜態方法 | 無 | 無 | 與類邏輯相關的輔助函數 |
2. @classmethod 的核心應用：工廠方法
使用 @classmethod 的最重要且普遍的案例是定義 “替代建構子（Alternative Constructor）” 或 “工廠方法（Factory Method）”。
基本構造函數 __init__ 通常接受明確的參數以初始化對象。然而，有時需要以不同的方式來創建對象（例如：字串解析、字典、特定計算值）。
使用 @classmethod，可以創建除了 __init__ 之外的另一個返回 類別實例 的“進入點”。
示例：根據日期字串創建 Person 對象
假設 Person 類別接受 name 和 age。若要根據 '名字-出生年份' 格式的字串來創建對象，該怎麼做呢？
import datetime
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def greet(self):
print(f"你好，我是 {self.name}，今年 {self.age} 歲。")
@classmethod
def from_birth_year(cls, name, birth_year):
"""
根據出生年份計算年齡並創建 Person 實例。
"""
current_year = datetime.datetime.now().year
age = current_year - birth_year
# 'cls' 指的是 Person 類別本身。
# return Person(name, age) 是等價的，但使用 'cls' 在繼承時會有優勢（詳見下文）。
return cls(name, age)
# 使用基本構造函數
person1 = Person("Alice", 30)
person1.greet()
# 使用 @classmethod 創建的替代建構子
person2 = Person.from_birth_year("MadHatter", 1995)
person2.greet()
輸出結果：
你好，我是 Alice，今年 30 歲。
你好，我是 MadHatter，今年 30 歲。（根據當前年份 2025）
在上面的示例中，from_birth_year 方法通過 cls 參數訪問 Person 類別本身。然後利用計算得出的 age 來調用 cls(name, age)，這等同於調用 Person(name, age) 並返回一個新的 Person 實例。
3. @classmethod 與繼承
“直接調用 Person(...) 不就夠了，為什麼還要使用 cls(...)？”
@classmethod 的真正威力在於 繼承。cls 代表了當前方法被調用的 _那個類別_。
假設我們創建一個繼承 Person 的 Student 類別。
class Student(Person):
def __init__(self, name, age, major):
super().__init__(name, age) # 調用父類的 __init__
self.major = major
def greet(self):
# 方法重寫
print(f"你好，我是 {self.major} 主修的 {self.name}，今年 {self.age} 歲。")
# 在 Student 類別中調用父類的 @classmethod。
student1 = Student.from_birth_year("Jhon", 2005, "計算機科學")
# 唉，發生 TypeError！
# 當調用 Student.from_birth_year 時，
# 會執行 Person.from_birth_year，並且這時 'cls' 會是 'Student'。
# 亦即，return cls(name, age) 會成為 return Student(name, age)。
# 但 Student 的 __init__ 需要額外的 'major' 參數。
上述代碼由於 Student 的 __init__ 需要 major，因此會引發錯誤。但關鍵點在於 cls 指向的不是 Person 而是 Student。
如果 from_birth_year 是 @staticmethod 或在內部硬編碼為 Person(name, age)，那麼調用 Student.from_birth_year 將會返回 Person 對象，而不是 Student 對象。
@classmethod 通過 cls 確保即使子類調用，也能生成正確的子類實例。（當然，如上述示例，若子類的 __init__ 簽名變更，也必須覆寫 from_birth_year。）
4. 總結
簡而言之，@classmethod 可以總結為如下幾點：
-
@classmethod接受cls（類別本身）作為第一參數。 -
主要用途是“替代建構子（工廠方法）”。 在需要提供創建對象的多種方法時使用。
-
在與繼承一起使用時特別強大。 在子類中調用時，
cls會指向正確的子類，從而創建該類別的實例。
記住 @staticmethod 用於完全不需要類/實例狀態的輔助函數，@classmethod 用於需要訪問類本身的工廠方法，普通實例方法則用於處理對象的狀態 (self)，這樣就可以更清晰且符合 Python 風格地編寫代碼。
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