Class & Instance
Class
- 클래스명은 PEP 8 Coding Convention에 가이드된 대로 각 단어의 첫 문자를 대문자로 하는 CapWords 방식으로 명명
- 클래스 정의 내의 pass문은 빈 동작 혹은 아직 구현되지 않았음을 의미 (빈 클래스)
class MyClass:
pass
클래스 멤버
- 데이타를 표현하는 필드
- 속성(property), 클래스 변수(class variable), 인스턴스 변수(instance variable)
행위를 표현하는 메서드
- 메서드(method), 초기자(initializer), 소멸자(destructor)
파이썬에서 이러한 필드와 메서드는 모두 그 객체의 attribute 라고 한다. 다른 OOP 언어와 달리 파이썬은 Dynamic Language로서 새로운 attribute를 동적으로 추가할 수 있고, 메서드도 일종의 메서드 객체로 취급하여 attribute에 포함한다.
필드 (변수)
클래스 변수 (class variable)
- 메서드 밖에 존재하는 변수
- 클래스 내외부에서 "클래스명.변수명" 으로 엑세스
- Static Variable 말하는 것 같음...
인스턴스 변수 (instance variable)
- 메서드 안에서 사용되면서 "self.변수명"처럼 사용되는 변수
- 클래스 변수가 하나의 클래스에 하나만 존재하는 반면, 인스턴스 변수는 각 객체 인스턴스마다 별도로 존재
- 인스턴스 변수는 클래스 내부에서는 self.width 과 같이 "self." 을 사용하여 엑세스하고, 클래스 밖에서는 "객체변수.인스턴스변수"와 같이 엑세스 함
Python은 다른 언어에서 흔히 사용하는 public, protected, private 등의 접근 제한자 (Access Modifier)를 갖지 않는다. Python 클래스는 기본적으로 모든 멤버가 public이라고 할 수 있다. Python 코딩 관례(Convention)상 내부적으로만 사용하는 변수 혹은 메서드는 그 이름 앞에 하나의 밑줄() 을 붙인다. 하지만 이는 코딩 관례에 따른 것일 뿐 실제 밑줄 하나를 사용한 멤버도 public 이므로 필요하면 외부에서 엑세스할 수 있다. 만약 특정 변수명이나 메서드를 private으로 만들어야 한다면 두개의 밑줄(_)을 이름 앞에 붙이면 된다.
def __init__(self, width, height):
self.width = width
self.height = height
# private 변수 __area
self.__area = width * height
# private 메서드
def __internalRun(self):
pass
메서드
인스턴스 메서드(instance method) 인스턴스 변수에 엑세스할 수 있도록 메서드의 첫번째 파라미터에 항상 객체 자신을 의미하는 "self"라는 파라미터를 갖는다.
class Rectangle: count = 0 # 클래스 변수 # 초기자(initializer) def __init__(self, width, height): # self.* : 인스턴스변수 self.width = width self.height = height Rectangle.count += 1 # 인스턴스 메서드(instance method) def calcArea(self): area = self.width * self.height return area정적 메서드(static method) 정적 메서드는 보통 객체 필드와 독립적이지만 로직상 클래스내에 포함되는 메서드에 사용된다. (메서드 앞에 @staticmethod 라는 Decorator를 표시)
class Rectangle: count = 0 # 클래스 변수 # 정적 메서드 @staticmethod def isSquare(rectWidth, rectHeight): return rectWidth == rectHeight
클래스 메서드(class method) 클래스 메서드는 정적 메서드와 비슷한데, 객체 인스턴스를 의미하는 self 대신 cls 라는 클래스를 의미하는 파라미터를 전달 받아 클래스 변수 등을 엑세스 (메서드 앞에 @classmethod 라는 Decorator를 표시)
class Rectangle: count = 0 # 클래스 변수 def __init__(self, width, height): self.width = width self.height = height Rectangle.count += 1 # 인스턴스 메서드 def calcArea(self): area = self.width * self.height return area # 정적 메서드 @staticmethod def isSquare(rectWidth, rectHeight): return rectWidth == rectHeight # 클래스 메서드 @classmethod def printCount(cls): print(cls.count)# 테스트 square = Rectangle.isSquare(5, 5) print(square) # True rect1 = Rectangle(5, 5) rect2 = Rectangle(2, 5) rect1.printCount() # 2
그 밖의 특별한 메서드들
init() : 클래스 Initializer Initializer는 클래스로부터 객체를 만들 때, 인스턴스 변수를 초기화하거나 객체의 초기상태를 만들기 위한 문장들을 실행하는 곳 (주: Python의 Initializer는 C#/C++/Java 등에서 일컫는 생성자(Constructor)와 약간 다르다. Python에서 클래스 생성자(Constructor)는 실제 런타임 엔진 내부에서 실행되는데, 이 생성자(Constructor) 실행 도중 클래스 안에 Initializer가 있는지 체크하여 만약 있으면 Initializer를 호출하여 객체의 변수 등을 초기화한다.).
객체가 소멸될 때 (Garbage Collection 될 때) 실행되는 소멸자(del) 메서드, 두 개의 객체를 ( + 기호로) 더하는 add 메서드, 두 개의 객체를 ( - 기호로) 빼는 sub 메서드, 두 개의 객체를 비교하는 cmp 메서드, 문자열로 객체를 표현할 때 사용하는 str 메서드 등 많은 특별한 용도의 메서드들이 있다. 아래 예제는 이 중 add() 메서드에 대한 예이다.
def __add__(self, other): obj = Rectangle(self.width + other.width, self.height + other.height) return obj # 사용 예 r1 = Rectangle(10, 5) r2 = Rectangle(20, 15) r3 = r1 + r2 # __add__()가 호출됨
객체의 생성과 사용
클래스를 사용하기 위해서는 먼저 클래스로부터 객체(Object)를 생성해야 한다. 파이썬에서 객체를 생성하기 위해서는 "객체변수명 = 클래스명()"과 같이 클래스명을 함수 호출하는 것처럼 사용하면 된다. 만약 init() 함수가 있고, 그곳에 입력 파라미터들이 지정되어 있다면, "클래스명(입력파라미터들)"과 같이 파라미터를 괄호 안에 전달한다. 이렇게 전달된 파라미터들은 Initializer 에서 사용된다.
# 객체 생성
r = Rectangle(2, 3)
# 메서드 호출
area = r.calcArea()
print("area = ", area)
# 인스턴스 변수 엑세스
r.width = 10
print("width = ", r.width)
# 클래스 변수 엑세스
print(Rectangle.count)
print(r.count)
파이썬에서 특히 클래스 변수를 엑세스할 때, "클래스명.클래스변수명" 혹은 "객체명.클래스변수명"을 둘 다 허용하기 때문에 약간의 혼란을 초래할 수 있다. 예를 들어, 위의 예제에서 Rectangle.count 혹은 r.count은 모두 클래스 변수 count를 엑세스하는 경우로서 이 케이스에는 동일한 값을 출력한다.
하지만, 아래 예제와 같이 Rectangle 클래스의 클래스 변수 count를 Rectangle.count로 할당하지 않고 객체 r 로부터 할당하면 혼돈스러운 결과를 초래하게 된다.
r = Rectangle(2, 3)
Rectangle.count = 50
r.count = 10 # count 인스턴스 변수가 새로 생성됨
print(r.count, Rectangle.count) # 10 50 출력
파이썬에서 한 객체의 attribute에 값이 할당되면 (예를 들어, r.count = 10), 먼저 해당 객체에 이미 동일한 attribute가 있는지 체크해서 있으면 새 값으로 치환하고, 만약 그 attribute가 없으면 객체에 새로운 attribute를 생성하고 값을 할당한다.
즉, r.count = 10 의 경우 클래스 변수인 count를 사용하는 것이 아니라 새로 그 객체에 추가된 인스턴스 변수를 사용하게 되므로 클래스 변수값은 변경되지 않는다.
파이썬에서 한 객체의 attribute를 읽을 경우에는 먼저 그 객체에서 attribute를 찾아보고, 없으면 그 객체의 소속 클래스에서 찾고, 다시 없으며 상위 Base 클래스에서 찾고, 그래도 없으면 에러를 발생시킨다. 따라서, 위 예제에서 클래스 변수값이 출력된 이유는 값을 할당하지 않고 읽기만 했기 때문에, r 객체에 새 인스턴스 변수를 생성하지 않게 되었고, 따라서 객체의 attribute가 없어서 클래스의 attribute를 찾았기 때문이다.
이러한 혼돈을 피하기 위해 클래스 변수를 엑세스할 때는 클래스명을 사용하는 것이 좋다.
클래스 상속과 다형성
파이썬은 객체지향 프로그래밍의 상속(Inheritance)을 지원하고 있다. 클래스를 상속 받기 위해서는 파생클래스(자식클래스)에서 클래스명 뒤에 베이스클래스(부모클래스) 이름을 괄호와 함께 넣어 주면 된다. (주: 파이썬은 복수의 부모클래스로부터 상속 받을 수 있는 Multiple Inheritance를 지원하고 있다.)
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def move(self):
print("move")
def speak(self):
pass
class Dog (Animal):
def speak(self):
print("bark")
class Duck (Animal):
def speak(self):
print("quack")
파생클래스는 베이스클래스의 멤버들을 호출하거나 사용할 수 있으며, 물론 파생클래스 자신의 멤버들을 사용할 수 있다.
dog = Dog("doggy") # 부모클래스의 생성자
n = dog.name # 부모클래스의 인스턴스변수
dog.move() # 부모클래스의 메서드
dog.speak() # 파생클래스의 멤버
파이썬은 객체지향 프로그래밍의 다형성(Polymorphism)을 또한 지원하고 있다. 아래 예제는 animals 라는 리스트에 Dog 객체와 Duck 객체를 넣고 이들의 speak() 메서드를 호출한 예이다. 코드 실행 결과를 보면 객체의 타입에 따라 서로 다른 speak() 메서드가 호출됨을 알 수 있다.
animals = [Dog('doggy'), Duck('duck')]
for a in animals:
a.speak()
연산자 Overloading
연산자 오버로딩(Overloading)이란 연산자(+, -, *, /,,, )를 객체끼리 사용할 수 있게 하는 기법으로, 연산자 오버로딩을 사용하면 다음과 같이 동작하도록 만들 수 있다.
class HousePark:
lastname = "박"
def __init__(self, name):
self.fullname = self.lastname + name
def travel(self, where):
print("%s, %s여행을 가다." % (self.fullname, where))
def love(self, other):
print("%s, %s 사랑에 빠졌네" % (self.fullname, other.fullname))
def fight(self, other):
print("%s, %s 싸우네" % (self.fullname, other.fullname))
def __add__(self, other):
print("%s, %s 결혼했네" % (self.fullname, other.fullname))
def __sub__(self, other):
print("%s, %s 이혼했네" % (self.fullname, other.fullname))
class HouseKim(HousePark):
lastname = "김"
def travel(self, where, day):
print("%s, %s여행 %d일 가네." % (self.fullname, where, day))
pey = HousePark("응용")
juliet = HouseKim("줄리엣")
pey.travel("부산")
juliet.travel("부산", 3)
pey.love(juliet)
pey + juliet
pey.fight(juliet)
pey - juliet
Class Namespace
class Stock:
market = "kospi"
>>> dir()
['Stock', '__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']
dir() 내장함수의 결괏값에 Stock 클래스가 들어있기 때문에 앞으로는 프롬프트에 Stock을 입력해도 오류가 발생하지 않습니다. 파이썬에서는 클래스가 정의되면 하나의 독립적인 네임스페이스가 생성됩니다. 그리고 클래스 내에 정의된 변수나 메서드는 그 네임스페이스 안에 파이썬 딕셔너리 타입으로 저장됩니다.
Stock 클래스의 네임스페이스를 파이썬 코드로 확인하려면 클래스의 dict 속성을 확인하면 됩니다. 딕셔너리 타입에 'market':'kospi'라는 키와 값 쌍이 존재하는 것을 확인할 수 있습니다.
>>> Stock.__dict__
mappingproxy({'market': 'kospi', '__module__': '__main__', '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Stock' objects>, '__doc__': None, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Stock' objects>})
클래스가 독립적인 네임스페이스를 가지고 클래스 내의 변수나 메서드를 네임스페이스에 저장하고 있으므로 다음과 같이 클래스 내의 변수에 접근할 수 있는 것입니다.
>>> Stock.market
'kospi'
* 파이썬은 인스턴스를 생성하면 인스턴스별로 별도의 네임스페이스를 유지
* 파이썬의 클래스는 그 자체가 하나의 네임스페이스이기 때문에 인스턴스 생성과 상관없이 클래스 내의 메서드를 직접 호출할 수 있음
>>> class Foo:
def func1():
print("function 1")
def func2(self):
print("function 2")
>>> f = Foo()
>>> f.func2()
function 2
>>> f.func1() # TypeError: func1() takes 0 positional arguments but 1 was given
>>> Foo.func1()
function 1
>>> Foo.func2() # Error
>>> f3 = Foo()
>>> Foo.func2(f3)
print("function 2")