객체지향 프로그래밍

객체지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)은 소프트웨어를 설계하고 구현하는 데 사용되는 중요한 프로그래밍 패러다임 중 하나이며. 이 패러다임은 프로그램을 "객체"라고 불리는 독립적인 개체로 나누고, 이러한 객체들 간의 상호작용을 통해 프로그램을 구성하는 개발 방법론이다.

파이썬의 개발방법중 하나일 뿐 파이썬 == 객체지향 이라고 생각하면 안된다.

객체(Object)
객체는 현실 세계에서의 실제 개체나 추상적인 개념을 모델링한 것입니다. 예를 들어, 자동차, 사람, 은행 계좌 등이 객체가 될 수 있습니다. 객체는 데이터(속성, 상태)와 메서드(동작, 함수)로 구성됩니다.

클래스(Class)
클래스는 객체를 만들기 위한 템플릿 또는 설계도입니다. 클래스는 객체의 공통 속성과 동작을 정의하며, 객체를 생성하는데 사용됩니다. 예를 들어, "자동차" 클래스는 모든 자동차 객체가 가져야 하는 속성(색상, 속도)과 메서드(주행, 멈춤)를 정의할 수 있습니다.

인스턴스(Instance)
클래스를 기반으로 실제로 생성된 객체를 인스턴스라고 합니다. 클래스는 여러 인스턴스를 생성할 수 있으며, 각 인스턴스는 독립적인 데이터와 메서드를 가집니다.

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절차지향 프로그래밍

절차지향프로그래밍은 프로그램을 작성할 때 일련의 절차 또는 단계에 따라 코드를 구성하는 방식입니다. 이러한 단계나 절차들은 주로 함수나 서브루틴으로 나누어져 있으며, 각각의 함수는 특정한 작업을 수행합니다. 주로 '입력 - 처리 - 출력'의 순차적인 절차를 따르며, 코드를 위에서부터 아래로 실행하면서 데이터를 처리하는 방식으로 동작합니다. C 언어와 같은 프로그래밍 언어는 주로 절차지향적인 스타일을 따릅니다.

함수형 프로그래밍

함수형프로그래밍은 함수(function)를 일급 시민으로 취급하여 프로그램을 작성하는 패러다임입니다. 함수는 다른 함수에 전달되거나 반환될 수 있으며, 함수들 간의 조합을 통해 복잡한 작업을 수행합니다. 상태를 변경하지 않고 데이터를 처리하고, 부작용(side effect)을 최소화하려는 노력이 있습니다. 함수형 언어로는 Haskell, Lisp, Clojure 등이 있으며, 몇몇 다른 언어들도 함수형 프로그래밍을 지원합니다. 함수형 프로그래밍은 병렬처리와 상태 관리에 용이하며, 함수들을 조합하여 간결하고 안정적인 코드를 작성하는데 도움이 됩니다.

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클래스 만들기

파이썬에서 클래스를 정의하려면 class 키워드를 사용합니다. 클래스 이름은 관례적으로 대문자로 시작한다. 클래스 내부에는 속성(멤버 변수)과 메서드(멤버 함수)를 정의할 수 있습니다.

class 클래스이름:
    # 클래스 속성(멤버 변수) 정의
    속성1 = 초기값1
    속성2 = 초기값2

    # 생성자 메서드 (생략 가능)
    def __init__(self, 매개변수1, 매개변수2, ...):
        # 인스턴스 속성 초기화
        self.속성1 = 매개변수1
        self.속성2 = 매개변수2

    # 메서드(멤버 함수) 정의
    def 메서드1(self, 매개변수1, 매개변수2, ...):
        # 메서드 동작 정의
        pass

    def 메서드2(self, 매개변수1, 매개변수2, ...):
        # 메서드 동작 정의
        pass

속성(Attributes) 또는 멤버 변수(Fields)
객체는 데이터를 저장하기 위한 속성을 가집니다. 이러한 속성은 객체의 상태나 특성을 나타내며 변수로 표현됩니다. 예를 들어, 자동차 객체의 속성은 색상, 속도, 모델 등이 될 수 있습니다.

메서드(Methods) 또는 멤버 함수(Functions)
객체는 데이터를 조작하거나 특정 작업을 수행하기 위한 메서드를 포함합니다. 이러한 메서드는 함수와 비슷하게 동작하지만, 객체의 상태에 접근하고 조작할 수 있습니다. 자동차 객체의 메서드로는 주행, 정지, 경적 울리기 등이 있을 수 있습니다.

🖥️예제

class Dog:
    pass # 내용이 없는 블록을 만들 때 사용

객체(인스턴스)생성

클래스를 정의한 후에는 이를 기반으로 객체(인스턴스)를 생성할 수 있습니다. 이때, 클래스의 생성자 init 메서드를 사용하여 객체를 초기화합니다.

🖥️예제

Rucy = Dog() # 메모리에 올리기
print(Rucy)
print(type(Rucy))
print(id(Rucy))

🖥️예제

PPomi = Dog()
print(PPomi)
print(type(PPomi))
print(id(PPomi))

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객체 속성 초기화

객체를 생성한 후에는 객체의 속성을 초기화할 수 있습니다. 이를 위해 . 연산자를 사용하여 객체의 속성에 접근하고 값을 할당합니다.

🖥️예제

# 클래스 안에 있는 변수는 필드 또는 속성이라고 말한다.
# 클래스 안에 있는 함수는 매서드라고 말한다
class Dog:
    name = ''    #필드
    age = 0      #필드
    family = ''  #필드

    #클래스 안에 메소드를 만들때에는 꼭 매개변수에 self를 꼭 넣어줘야한다.
    #self에는 메모리 주소가 자동으로 들어간다.
    def eat(self):
        # print(f'{self.name}가 사료를 먹습니다!') #필드를 메소드에서 사용할 때 self 넣어줘야한다.
        print('사료를 먹습니다!')

클래스 안에 매개변수에 self를 쓰는건 개발자들끼리의 관례라고한다. this, self ,a ...등등 이름이 틀려도 다 같은 기능으로 작동하지만 파이썬에서는 self로 사용한다.

Rucy = Dog() #객체 생성
#객체 속성 초기화
Rucy.name = '루시'
Rucy.age = 14
Rucy.family = '포메'

PPomi = Dog()
PPomi.name = '뽀미'
PPomi.age = 8
PPomi.family = '폼피츠'

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객체 메서드 호출

객체의 메서드를 호출하려면 객체와 메서드를 .연산자를 사용하여 호출

🖥️예제

Rucy.eat()
PPomi.eat()

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생성자

파이썬에서 생성자(Constructor)는 클래스의 인스턴스가 생성될 때 자동으로 호출되는 특별한 메서드입니다. 생성자는 객체의 초기화를 담당하며, 객체가 생성될 때 필요한 속성을 초기화하고 설정하는 역할을 합니다. 파이썬에서 생성자 메서드는 init 라고 이름이 정해져 있다.

🖥️예제

class 클래스이름:
    def __init__(self, 매개변수1, 매개변수2):
        self.속성1 = 매개변수1
        self.속성2 = 매개변수2

class Dog:
    def __init__(self):
        print(self,'init 호출!')
        
Rucy = Dog()

class Dog:
    def __init__(self):
        self.name = ''
        self.age = 0

Rucy = Dog()
print(Rucy)
print(Rucy.name)
print(Rucy.age)

PPomi = Dog()
print(PPomi)
print(PPomi.name)
print(PPomi.age)

init (self) <- self는 어느 객체에서 호출했는지 알 수 있게 호출한 객체의 메모리주소가 들어가있다.

class Dog:
    def __init__(self, name, age, nickname='닉네임 없음'):
        self.name = name
        self.age = age
        self.nickname = nickname

Rucy = Dog('루시',14)
print(Rucy.name)
print(Rucy.age)
print(Rucy.nickname)

Rucy = Dog() 이렇게 사용하면 매개변수를 보내주지 않아서 에러 발생한다.

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메서드

메서드(Method)는 객체지향 프로그래밍(OOP)에서 사용되는 함수와 비슷한 개념이지만, 클래스 내부에 정의되어 특정 객체에 연결된 함수입니다. 메서드는 해당 클래스의 모든 객체에서 공유되며, 객체의 동작을 정의하거나 특정 작업을 수행하는 데 사용됩니다.

🖥️예제

class Counter:
    def __init__(self):
        self.num = 0
    def increment(self):
        self.num += 1
    def decrement(self):
        self.num -= 1
    def current_value(self):
        return self.num
    def reset(self):
        self.num = 0

KBbank = Counter()
print(KBbank.num)
print(KBbank.current_value())

KBbank.increment()
KBbank.increment()
KBbank.increment()
KBbank.increment()
KBbank.increment()
KBbank.increment()
KBbank.increment()
KBbank.increment()
print(KBbank.current_value())

클래스 안에 있는 메서드를 사용

HanaBank = Counter()
print(HanaBank.current_value())

위 KBbank가 아닌 HanaBank에서 메소드를 호출하였으므로 커턴트벨류가 0이다. 같은 메소드를 호출하더라도 호출한 객체(인스턴스)가 다르면 값이 다르게 나온다.

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메서드 타입

1. 인스턴스 메서드(Instance Method)
   객체의 상태를 조작하거나 객체에 특정 작업을 수행하는 메서드입니다. 대부분의 클래스 메서드는 인스턴스 메서드입니다. 위의 예제에서 보여진 init 메서드도 인스턴스 메서드입니다.

2. 클래스 메서드(Class Method)
   클래스 레벨에서 동작하며, 모든 인스턴스가 공유하는 메서드입니다. 클래스 메서드는 @classmethod 데코레이터를 사용하여 정의하며, 첫 번째 매개변수로 cls를 사용합니다.

3. 정적 메서드(Static Method)
   특정 클래스나 인스턴스와 관련이 없는 메서드로, 클래스 내부에 정의되어 있지만 클래스나 인스턴스와 독립적으로 호출될 수 있습니다. 정적 메서드는 @staticmethod 데코레이터를 사용하여 정의합니다.

🖥️예제

class Math:
    def add(self, x, y):
        return x + y
    def multiply(self,x,y):
        return x * y

result1 = math.multiply(10,3)
print(result1)

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메서드 생성

class Calculator:

    num = 1 #클래스 변수

    # 인스턴스 메서드
    def add(self, x, y):
        return x + y

    # 클래스 메서드
    @classmethod
    def subtract(cls, x, y):
        return x - y / cls.num

    # 정적 메서드
    @staticmethod
    def multyply(x, y):
        return x * y

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메서드 호출

calc = Calculator()

# 인스턴스 메서드 호출
result1 = calc.add(5, 3)
print(result1)

# 클래스 메서드 호출
result2 = Calculator.subtract(10, 4)
print(result2)

#정적 메서드 호출
result3 = Calculator.multyply(6, 2)
print(result3)

클래스 메서드와 인스턴스 메서드의 차이는 클래스 메서드는 객체를 만들 필요 없이 바로 클래스에 접근하여 사용이 가능하고 인스턴스 메소드는 객체를 생성 후 객체에 접근해야한다는 차이가 있다.

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클로저

클로저(Closure)는 프로그래밍 언어에서 중요한 개념 중 하나로, 함수와 그 함수가 참조하는 외부 변수(또는 자유 변수) 사이의 관계를 나타낸다. 클로저는 함수의 내부에서 정의된 함수로, 내부 함수가 외부 함수의 변수에 접근할 수 있고, 외부 함수는 내부 함수를 반환할 수 있습니다. 이로 인해 함수와 그 함수가 참조하는 상태(변수)를 함께 저장하고 유지할 수 있습니다.

클로저는 리턴값이 함수인 메서드다 아래 예제를 통해 일반 방법과 클로저를 이용한 방법 확인이 가능하다.

🖥️ 예제

def mul5(n):
    return n * 5
    
print(mul5(5))
print(mul5(10))

# mul1, mul2, mul3 ... mul100도 만들어야 하나?

class Mul:
    def __init__(self, m):
        self.m = m

    def mul(self, n):
        return self.m * n

mul2 = Mul(2)
print(mul2.mul(10))
print(mul2.mul(5))

class Mul:
    def __init__(self, m):
        print('생성자 호출')
        self.m = m

    def __call__(self,n):
        print('call 호출')
        return self.m * n

mul2 = Mul(2)
print(mul2(10))

__ call __ 함수란 인스턴스가 호출됐을 때 실행되는 함수이다. print로 mul2(10)을 호출했을 때 콘솔에 call호출 문구가 출력되는걸 확인할 수 있다.

예제 클로저 사용

🖥️ 예제

def mul(m):
    def wrapper(n):
        return m * n
    return wrapper

mul2 = mul(2)
print(mul2(10))

클로저를 사용하면 위처럼 코드를 간단하게 줄일 수 있다.

데코레이터

데코레이터(Decorator)는 파이썬에서 함수나 메서드의 동작을 수정하거나 확장하기 위한 강력한 도구입니다. 데코레이터는 함수나 메서드를 래핑하거나 감싸서 추가 기능을 제공하며, 코드 재사용성과 가독성을 향상시킵니다. 데코레이터는 @ 기호를 사용하여 함수나 메서드 위에 적용됩니다.

데코레이터는 클로저로된 함수를 재사용한다.

🖥️예제

import time

def func1(a, b):
    start = time.time()
    print('함수가 시작되었습니다.')

    result = a + b

    end = time.time()
    print(f'함수 수행시간: {end - start}')

    return result

result = func1(10, 3)
print(result)

print(format(0.00159454345703125, 'f'))

데코레이터 사용

🖥️예제

def elapsed(func):
    def wrapper(a, b):
        start = time.time()
        print('함수가 시작되었습니다')

        result = func(a, b)
        end = time.time()
        print(f'함수 수행시간 : {end - start}')
        return result
    return wrapper

deco1 = elapsed(func1)
result = deco1(10, 3)

여기서 elapsed 메서드는 wrapper 함수를 반환하는 클로저이다.

@elapsed
def func1(a, b):
    result = a + b
    return result

@elapsed
def func2(a, b):
    result = a * b
    return result

result = func1(10, 3)
print(result)