Python : Class란?

CPP를 얼레벌레 하고 넘어가서 OPP에 대한 개념이 모호하게 잡혀있었다.
클래스와 객체, 인스턴스, 메소드와 생성자, 소멸자의 개념을 정리했다.
예시는 프로그래머스의 파이썬 입문 강좌를 참고했다.

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Contents

1. 클래스의 필요성
2. 문법
3. 용어
   • 1. 객체란?
     1. 객체와 인스턴스의 차이
     2. 클래스와 인스턴스의 관계
   • 2. 메소드란?
     1. self
   • 3. 특수한 메소드
     1. __new__(cls)
     2. __init__(self)
     3. __str__(self)
   • 4. 멤버변수
   • 5. 생성자와 소멸자
     1. 생성자
     2. 소멸자
   • 6. 상속과 오버라이드
     1. 상속
     2. 오버라이드
     3. super()

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클래스는 왜 필요한가?

여러대의 계산기로 계산을 수행한다고 할 때, 계산기 함수를 여러개를 만들 수도 있지만 클래스를 사용 할 수도 있다.

클래스를 사용하면 함수 여러개를 사용 했을 때와 동일한 효과를 볼 수 있기 때문이다

문법

• 클래스와 인스턴스를 이용하면 데이터와 코드를 사람이 이해하기 쉽게 포장할 수 있다.
• 생성된 클래스는 함수 처럼 ()를 붙여 호출할 수 있다. Class()
• 클래스의 사용 예

class Human():
    '''인간'''

person1 = Human()  # 인스턴스 생성
person2 = Human()  # 인스턴스 생성

# 인스턴스를 클래스처럼 사용할 수 있다.
person1.language = '한국어'
person2.language = 'English'

person1.person = '한국인'
person2.person = '인도인'

# 함수 선언
def speak():
    print(f'{person.person}은 {person.language}를 사용합니다.')

# 함수를 클래스에 적용 : 메소드 X -> 메소드 사용방법은 하단 참조
Human.speak = speak()

# 사용
# 아래 두 출력값은 같은 형식으로 출력된다.
speak(person1)  # 한국인은 한국어를 사용합니다.
person2.speak  # 인도인은 English를 사용합니다.

용어

1 객체란?

클래스로 만들어진 별개의 프로그램을 객체 object 라고 하는데, 이 객체는 다른 객체의 값에 영향을 받지 않는다.

다시 말해, 객체는 각각 고유한 성격을 가진다.

과자를 여러 개 만들 때, 과자 틀을 클래스에 비유한다면 과자 틀로 만들어진 각각의 과자는 객체라고 할 수 있을 것이다.

# class
class Cookie:
    pass

# object
# 클래스의 결과값을 돌려받은 a와 b가 객체다.
a = Cookie()
b = Cookie()

1. 객체와 인스턴스는 어떻게 다른가?

   객체는 개념이고 인스턴스는 실체다.

   클래스로 만든 객체를 인스턴스라고도 한다. OOP (Object Oriented Programming, 객체 지향 프로그래밍) 에서 객체와 인스턴스는 혼용이 가능하나 인스턴스는 클래스와 함께 사용되는것이 자연스럽다.
   

   객체는 클래스의 인스턴스이므로 실체에 가까운 개념은 인스턴스다. 예를들어, MMORPG 게임에서 던전이라는 클래스가 있다면 객체는 모든 플레이어가 플레이하는 A라는 이름의 던전이고 인스턴스는 플레이어인 내가 직접 플레이하는 던전 A의 복제 (통칭 인던, 인스턴스 던전) 이다.
   

   • 인스턴스 여부를 확인하는 방법 : isinstance(instance, type)
     
     • instance: 검사하고자 하는 인스턴스
     • type: 확인하고자 하는 클래스 또는 데이터 타입

2. 클래스와 인스턴스는 어떤 관계인가?

   너와 나는 모두 인간 클래스의 인스턴스이지만 같은 인스턴스는 아니다.

# 예시
list1 = list("instance")
list2 = list("instance")

if list1 == list2:  # == 는 값을 비교하는 연산자다.
    print('list1과 list2의 값은 같지만'))
    if list1 is list2:  # is 는 같은 인스턴스인지 확인한다. 
        print('list1과 list2는 같은 인스턴스다.')  # 이 줄은 실행되지 않는다.
    else:
        print('list1과 list2는 다른 인스턴스다.')  # 이 줄은 실행된다.

2 메소드란?

• 메소드 method 란 클래스 안의 함수를 이르는 명칭이다.
• 선언 및 사용방법은 함수와 다르지 않다.

1. self
   • 생성된 객체 자기자신을 나타내는 예약어
   • 메소드의 첫번째 인자는 self이며 인스턴스를 호출할 때 self를 사용한다.
   • 단, 인스턴스의 매개변수를 전달할 때 self 인자는 호출하지 않는다.
     • 예를들어 Class_example 이라는 클래스의 method_example(self) 라는 메소드를 호출하려면 Class_example.method_example() 만 사용하면 된다.
     • 그러나 메소드의 인자가 다음과 같이 두개 method_example2(self, argument_example) 라면 호출 방법은 다음과 같아진다. Class_example.method_example2(argument_example)

# 메소드를 활용한 클래스 활용 예
class Human():
    '''인간'''

    # person이라는 인스턴스에 name, weight 변수를 만들어 return하는 함수
    def create(name, weight):
        person = Human()
        person.name = name
        person.weight = weight
        return person

    def eat(self):
        self.weight += 0.1

    def walk(self):
        self.weight -= 0.1

person = Human.create("철수", 60.5)
eat()  

# 메소드가 아닌 함수를 호출하려면 person.eat = eat(person)을 선언하고
# eat(person) 또는 person.eat을 호출해야했다.

3 특수한 메소드

* Python 에서 특수한 메소드는 메소드를 `__` 언더바 두개로 감싼다.
* Special Method, Magic Method 라고도 부른다.
* Python이 내부적으로 구현한 내장 메소드다.

1. __new(cls[,...])__ : 객체 생성 함수

   1. 클래스 cls의 새 인스턴스를 만들기 위해 호출된다.
   2. 인스턴스를 생성할 때 가장 먼저 실행되는 함수다.
   3. 클래스 자기 자신 (cls) 을 숨겨진 인자로 받는다.
   4. 반드시 cls, 생성된 인스턴스를 return 한다.
      • 이 때 cls 인스턴스를 돌려주지 않으면 __init__()은 호출되지 않는다.
   5. Allocator (할당함수) 로, Constructor (생성자)가 아니다.

2. __init__(self[,...]) : 초기화 함수

   1. __new__()에 의해 인스턴스가 만들어진 후, 호출자에게 돌려주기 위해 호출된다.
   2. 다시 말해, 인스턴스를 만드는 순간에 자동으로 호출된다.
      • 정리: __new__() 메소드가 인스턴스를 생성하면 __init__() 메소드가 이를 커스터마이징한다. (변수전달 등)
      • __init__()은 Class에 메모리를 할당하지 않는다.
   3. 주의! __init__() 메소드가 None 이외의 값을 돌려주면 실행 시간에 TypeError가 발생된다.
   4. 인자
      • self는 새 인스턴스이며 그 외의 다른 인자를 포함 할 수 있다.
      • 이 때 self는 외의 다른 인자는 객체 생성자다.
   5. 위에서 사용한 create 함수/메소드를 대체할 수 있다.

__init__ 활용 예시

class Human():
    '''인간'''
    def __init__(self):
        print("__init__이 실행되었습니다.")

# 출력
person = Human()
# __init__이 실행되었습니다.

self 활용 예시

class Human():
    '''인간'''
    def __init__(self, name, weight):
        print("__init__이 실행되었습니다.")
        print(f"이름은 {name}이고 몸무게는 {weight} 입니다.")

# 출력
person = Human("철수", 60)
# __init__이 실행되었습니다.
# 이름은 철수이고 몸무게는 60입니다.

# 아무것도 하지 않았는데도 init 함수 안의 내용이 실행됨을 확인할 수 있다.

create 함수와 비교

class Human():
    '''인간'''
    def __init__(self, name, weight):
        '''초기화 함수'''
        self.name = name
        self.weight = weight

# 출력
person = Human ("철수", 60)
print(person.name)
print(person.weight)
# 철수
# 60

# 이전에 사용한 create 메소드
# 인스턴스명인 person이 self로 교체됨을 확인할 수 있다.
class Human():
    '''인간'''

    # person이라는 인스턴스에 name, weight 변수를 만들어 return하는 함수
    def create(name, weight):
        person = Human()
        person.name = name
        person.weight = weight
        return person

3. __str__(self) : 문자열화 함수
   1. 인스턴스를 출력할 때 어떤 문자열을 출력할지 결정한다.
   2. 따로 print 처리 하지 않고 문자열을 return한다.
   3. __str__ 함수를 사용하지 않은 상태에서 객체를 출력하면 <main. ~ object ~> 와 같은 메시지가 출력된다.
      • str() 함수가 자동으로 호출하는 것이 __str__() 이다.

# __str__ 예시
class Human():
    '''인간'''
    def __init__(self, name, weight):
        self.name = name
        self.weight = weight

    def __str__(self):
        return f"{name}(몸무게 : {weight}kg)"

person = Human("철수", 60)
# 출력
print(person)
# 철수(몸무게 : 60)

3 멤버 변수

• 클래스 안에 정의된 변수를 말한다.

4 생성자와 소멸자

1. 생성자 Constructor

   • def __init__(self[,...]):
   • 파이썬의 생성자는 객체를 생성할 때 호출되는 메소드다.
   • 객체를 생성할 때 초기화 작업을 위해 존재한다.
   • 생성 되는 객체의 변수를 세팅할 수 있다.
   • 참고사항
     • 객체를 직접 생성하지는 않는다.
     • 생성자는 인스턴스를 원하는 대로 사용하도록 커스터마이징하는 함수다.

2. 소멸자 Destructor

   • def __del__(self)
   • 객체가 소멸할 때 호출된다. finalizer라고도 부른다.
   • CPython에서는 오직 한번만 호출된다.
   • 리소스 해제 등 종료 작업을 위해 사용된다.

6 상속과 오버라이드

1. 상속 inheritance
   • 클래스의 인자로 다른 클래스를 받는 것.
   • 중복된 코드를 줄이기 위해 사용한다.
   • 사용 방법
     1. 공통되는 메소드를 부모클래스에 선언한다.
     2. 독립된 기능을 하는 클래스의 인자로 부모 클래스를 받는다. == 자식클래스
     3. 자식클래스에 자식클래스만의 메소드를 추가한다.
     4. 사용방식은 일반적인 메소드 사용법과 동일하다.
2. 오버라이드 override
   • 부모 클래스의 메소드를 자식클래스에서 덮어쓰는 것
   • 사용방법
     1. 자식클래스에서 덮어쓰기를 원하는 메소드를 생성한다.
        • 예: wave(self)
     2. 부모클래스의 메소드 이름과 동일한 메소드를 만든다.
        • 예: greet()
     3. 덮어쓴다.
        • 자식클래스의 메소드를 호출하려는 경우
          1. 동일한 이름의 메소드에서 덮어쓰기를 원하는 메소드를 self.덮어쓰기를원하는메소드() 형식으로 호출한다.
          • 예: person.wave()
          2. 부모클래스의 메소드가 아닌 자식 클래스의 메소드가 호출된다.
        • 단순히 덮어쓰려는 경우
          1. def greet(self): 아래에 새로운 작동 방식을 명령한다.
3. super()
   • 자식클래스에서 부모클래스의 내용을 사용하고 싶을 때 사용한다.
   • super().부모클래스내용
   • 오버라이드와는 무엇이 다른가?
     • 오버라이드로 충분하지 않을 때가 있다.
     • 부모 클래스의 동작을 그대로 하면서, 무언가를 끼워넣고 싶을 때 사용한다.
       • 예: super().greet()
   • 부모의 내용을 가져오는 super() 함수는 __init__과 함께 자주 사용된다.
     • 예: super().__init__(name)

# 상속과 오버라이드 예
class Animal():  # 부모 클래스
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def greet(self):
        print(f"{self.name} 이/가 인사한다")

class Cow(Animal):
    '''소'''  # 아무것도 안적으면 에러 발생하므로 주석을 추가한다.
    
class Human(Animal):  # 자식 클래스
    def wave(self):
        print("손을 흔들다")
    def greet(self):
        self.wave()  # 손을 흔들다.

class Dog(Animal):  # 자식 클래스
    def __init__ (self, name, emotion):  # __init__의 값 사용
        super().__init__(name)
        self.emotion = emotion

    def wag(self):
        print(f"{self.emotion} 꼬리를 흔들면서",end=" ")  # 목표출력: 꼬리를 흔들면서 인사한다.

    def greet(self):
        self.wag()
        super().greet()  # 부모의 greet 메소드도 함께 사용하기 위해 super() 사용

# 출력
cow = Cow("소")
cow.greet()  # 소 이/가 인사한다

person = Human("철수")
person.greet()  # 손을 흔들다

dog = Dog("강아지","기쁘게")
dog.greet()  # 기쁘게 꼬리를 흔들면서 강아지 이/가 인사한다
# 위에서 부모 클래스의 __init__ 값을 빌려온 항목 : 강아지가

참고

• 점프 투 파이썬
• 프로그래머스/파이썬 입문
• new와 init의 차이
• Python 공식 문서 3.3: 특수 메서드 이름들
• 파이썬 강좌 8-2편. 생성자와 소멸자(Constructor and Destructor)