🐹 객체지향과 클래스

💡 1. 객체지향 프로그래밍

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

절차지향 프로그래밍

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

함수형 프로그래밍

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

💡 2. 클래스

• 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.

2-1. 클래스 만들기

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

2-2. 간단한 클래스 작성하기

# 관례상 클래스 이름의 첫글자를 대문잘 많이 함
class Dog:
  pass # 나중에 만들고 싶을 때

def func():
  pass

Rucy = Dog()
print(Rucy)
print(type(Rucy))

> <__main__.Dog object at 0x78df2ef99810>
> <class '__main__.Dog'>

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

> <__main__.Dog object at 0x78df2ef99450>
> <class '__main__.Dog'>

2-3. 객체의 속성 초기화

class Dog:
  name = ''
  age = 0
  family = ''

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

>
> 0
>

Rucy.name = '루시'
Rucy.age = 14
Rucy.family = '포메'

print(Rucy.name)
print(Rucy.age)
print(Rucy.family)

> 루시
> 14
> 포메

PPomi = Dog()
PPomi.name = '뽀미'
PPomi.age = 7
PPomi.family = '폼피츠'

print(PPomi.name)
print(PPomi.age)
print(PPomi.family)

> 뽀미
> 7
> 폼피츠

2-4. 메서드의 사용

class Dog:
  name = ''
  age = 0
  family = ''

  def eat(self): # 무조건 매개변수 하나는 self를 등록해줘야함. 메서드는 메모리 절약을 위해 공동으로 사용되기 때문에 메서드를 누가 사용했는지 알기 위해 self에 메모리 주소가 들어감
    print('사료를 먹습니다')

Rucy = Dog()
Rucy.eat()

> 사료를 먹습니다

PPomi = Dog()
PPomi.eat()

> 사료를 먹습니다

💡 3. 생성자

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

class 클래스이름:
    def __init__(self, 매개변수1, 매개변수2): # 굳이 self라고 쓰지 않아도 되지만 관례적으로 self를 많이 씀
        self.속성1 = 매개변수1
        self.속성2 = 매개변수2

class Dog:
  def __init__(self):
    print('생성자 호출')

Rucy = Dog() # 객체가 생성될 때 init 메서드가 자동으로 호출됨

> 생성자 호출

class Dog():
  def __init__(self, name, age, family):
    self.name = name
    self.age = age
    self.family = family

Rucy = Dog('루시', 14, '포메') # 앞의 방식과는 다르게 init 메서드를 사용하면 인스턴스를 생성할 때 속성을 바로 부여해줄 수 있다. 속성을 미리 지정해두면 메모리도 낭비되고 확장성도 떨어짐
print(Rucy.name)
print(Rucy.age)
print(Rucy.family)

> 루시
> 14
> 포메

💡 4. 메서드

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

4-1. 메서드 정의

class Counter:
  def __init__(self):
    self.num = 0

  def increment(self):
    self.num += 1

  def decrement(self):
    self.num -= 1

  def reset(self):
    self.num = 0

  def current_value(self):
    return self.num

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

> 0

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

> 3

KBbank.decrement()
KBbank.decrement()

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

> 0

HanaBank.increment()
HanaBank.increment()
HanaBank.increment()
HanaBank.increment()
HanaBank.increment()
print(HanaBank.current_value())

> 0

HanaBank.reset()
print(HanaBank.current_value())

> 0

print(KBbank.current_value())

> 1

4-2. 메서드 타입

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

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

• 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.

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

  def multiply(self, x, y):
    return x * y

math = Math()

result1 = math.add(3, 4 )
print(result1)

result2 = math.multiply(3, 4)
print(result2)

> 7
> 12

class Calculator:

  num = 1 # 클래스 변수

  def add(self, x, y):
    return x + y

  @classmethod
  def subtract(cls, x, y): # cls는 self와 마찬가지로 관례적으로 클래스 메서드에서 사용하는 거라 다른 이름으로 사용해도 된다
    return x - y
    # return x - cls.num 이런 식으로 위의 클래스 변수를 사용할 수 있다.

  @staticmethod
  def multiply(x, y):
    return x * y

  def divide(x, y):
    return x / y

calc = Calculator()

# 인스턴스 메서드
result1 = calc.add(3, 4)
print(result1)

# 클래스 메서드
result2 = Calculator.subtract(4, 3) # 객체를 생성하지 않고 바로 호출 가능
print(result2)

# 정적 메서드
result3 = Calculator.multiply(3, 4) # 클래스 메서드와 호출 방식은 같으나, 메서드를 생성할 때 self를 넣지 않는다.
print(result3)

# 형식적인 차이만 있느냐? 그건 아님 -> 클래스 메서드는 클래스 변수 사용 가능
# 정적 메서드는 메서드 실행 후 결과를 저장하지 않고 호출만 하고 끝남

> 7
> 1
> 12

💡 5. 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 있다. 이로 인해 함수와 그 함수가 참조하는 상태(변수)를 함께 저장하고 유지할 수 있다.

def mul2(n):
  return n * 2

print(mul2(10))
print(mul2(5))

> 20
> 10

def mul5(n):
  return n * 5

print(mul5(10))
print(mul5(5))

# 1부터 10까지 만들기? 어후 귀찮아!

> 50
> 25

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))

> 20
> 10

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

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

mul2 = Mul(2)
print(mul2(10)) # 객체를 생성한 후 그 객체를 함수처럼 사용하면 call 호출됨
print(mul2(5))

mul5 = Mul(5)
print(mul5(10))
print(mul5(5))

> 20
> 10
> 50
> 25

# 클로저 만들기
def mul(m):
  def inner(n): # 함수 안에 함수
    return m * n
  return inner # 내부 함수를 외부 함수쪽으로 불러주기 위해 사용

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

> 20

mul5 = mul(5)
print(mul5(10)) # 객체를 생성한 후 그 객체를 함수처럼 사용하면 call 호출됨
print(mul5(5))

> 50
> 25

# 클로저 만들기
def mul(m):
  def inner(n): # 함수 안에 함수
    return m * n

💡 6. 데코레이터

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

import time

def func1(a, b):
  start = time.time() # 현재시간을 숫자로 가져옴
  print('함수가 시작되었습니다')
  result = a + b
  end = time.time()
  print(f'함수가 끝났습니다. 소요시간: {end - start}')
  return result

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

> 함수가 시작되었습니다
> 함수가 끝났습니다. 소요시간: 0.0013720989227294922
> 13

def func2(a, b):
  start = time.time() # 현재시간을 숫자로 가져옴
  print('함수가 시작되었습니다')
  result = a * b
  end = time.time()
  print(f'함수가 끝났습니다. 소요시간: {end - start}')
  return result

result = func2(10, 3)
print(result)

> 함수가 시작되었습니다
> 함수가 끝났습니다. 소요시간: 0.008896827697753906
> 30

print(format(0.001034324344535, 'f')) # 소수점 너무 길거나 e뭐시깽 나올 때 변환법

> 0.001034

# 데코레이터 만들기
def func1(a, b):
  result = a + b
  return result

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

def elapsed(func):
  def wrapper(a, b):
    start = time.time() # 현재시간을 숫자로 가져옴
    print('함수가 시작되었습니다')
    result = func(a, b)
    end = time.time()
    print(f'함수가 끝났습니다. 소요시간: {end - start}')
    return result
  return wrapper

deco1 = elapsed(func1) # func1 함수 가져옴
result = deco1(10, 3)
print(result)

> 함수가 시작되었습니다
> 함수가 끝났습니다. 소요시간: 0.0023889541625976562
> 13

deco2 = elapsed(func2) # func2 함수 가져옴
result = deco2(10, 3)
print(result)

> 함수가 시작되었습니다
> 함수가 끝났습니다. 소요시간: 0.0019953250885009766
> 30

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

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

func1(10, 3) # 위에처렁 elapsed 객체를 만들지 않아도
func2(10, 3)

> 함수가 시작되었습니다
> 함수가 끝났습니다. 소요시간: 0.00011992454528808594
> 함수가 시작되었습니다
> 함수가 끝났습니다. 소요시간: 2.9087066650390625e-05
> 30