[Python] Python Class

2024-11-27 4 분 소요

1. 클래스는 왜 필요할까?

클래스는 왜 필요할까? 계산기 프로그램을 만들며 확인해보자!

1.1 절차 지향 프로그래밍

절차 지향 프로그래밍에서는 데이터를 중심으로 함수와 전역 변수를 활용하여 작업을 수행한다.

그러나, 여러 개의 계산기가 필요한 상황에서는 별도의 함수와 변수를 계속 만들어야 하는 단점이 있다.

# calculator.py
result = 0

def add(num):
    global result
    result+=num
    return result

print(add(3)) # 3
print(add(4)) # 7

만약 계산기가 2개라면 다음과 같이 관리가 복잡해집니다.

# calculator2.py
result1=0
result2=0

def add(num):
    global result1
    result1 += num
    return result1

def add(num):
    global result2
    result2 += num
    return result2

print(add(3)) # 3
print(add(4)) # 7
print(add(5)) # 5

1.2 객체 지향 프로그래밍

객체 지향 프로그래밍(OOP)에서는 데이터를 객체라는 단위로 묶어 관리한다.

클래스는 객체를 생성하는 설계도 역할을 하며, 반복적인 변수와 메서드를 정의할 수 있다.
계산기를 클래스로 설계하면 여러 개의 계산기를 효율적으로 관리할 수 있습니다.

# calculator3.py
class Calculator:
    def __init__(self):
        self.result=0

    def add(self, num):
        self.result += num
        return self.result

cal1 = Calculator()
cal2 = Calculator()

print(cal1.add(3))
print(cal1.add(4))

2. 클래스 작성 및 사용하기

2.1 클래스 작성하기

클래스는 변수와 메서드로 구성된다.

메서드(method): 클래스 내부에서 정의된 함수
메서드의 첫 번째 매개변수는 관례적으로 self를 사용하며, 호출한 객체 자신을 가리킨다.
즉, a.setdata(4, 2)처럼 호출하면 setdata 메서드의 첫 번째 매개변수 self에는 setdata 메서드를 호출한 객체 a가 자동으로 전달된다.

# FourCal.py
class FourCal:
    def setData(self,first,second):
        self.first=first
        self.second=second

    def add(self):
        result=self.first+self.second
        return result

    def mul(self):
        result=self.first*self.second
        return result

    def sub(self):
        result=self.first-self.second
        return result

    def div(self):
        result=self.first/self.second
        return result

2.2 클래스 사용하기

클래스에서 객체를 생성하여 메소드를 호출한다.
생성한 객체(a) 자체가 매개변수의 self 로 들어간다.

동일한 클래스로 만든 객체들은 서로 영향을 주지 않는다.

# fourCalClassTest.py
from FourCal import FourCal

a = FourCal() # 객체 생성
a.setData(4,2) # 메서드 호출
print(a.add()) # 6

3. 생성자(constructor)

3.1 생성자의 역할

생성자는 객체가 생성될 때 자동으로 호출되는 메서드를 의미한다.

주로 객체 생성 시 초기값 설정을 강제하기 위해 사용된다.

생성자를 사용하지 않으면 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.

a = FourCal()
# 초기값 설정 누락
print(a.add())  # 오류 발생

3.2 생성자 작성

생성자는 __init__ 메서드로 정의하며, 객체 생성 시 자동으로 호출된다.

객체 생성 시 초기값을 전달하여 오류를 예방할 수 있다.

# FourCal.py
class FourCal:
    def __init__(self,first,second):
        self.first=first
        self.second=second

    def add(self):
        result=self.first+self.second
        return result

    def mul(self):
        result=self.first*self.second
        return result

    def sub(self):
        result=self.first-self.second
        return result

    def div(self):
        result=self.first/self.second
        return result

# fourCalClassTest.py
from FourCal import FourCal

a=FourCal(4,2) # 객체 생성 시 초기값 설정
print(a.add()) # 6

위와 같이 생성 할 때부터 값 입력을 강제하기 때문에 에러를 예방할 수 있다.

4. 클래스의 상속(Inheritance)

4.1 상속의 개념

상속은 기존 클래스를 재사용하여 새로운 클래스를 만드는 기능이다.

부모 클래스: 기존 클래스
자식 클래스: 부모 클래스를 확장한 클래스

상속의 목적

클래스가 라이브러리로 제공되어 수정이 불가할 때 사용한다.
이미 존재하는 클래스에 기능을 추가하거나 기존 기능을 변경하려 할 때 사용한다.
- e.g., 이미 존재하는 계산기를 상속받아 → 공학용 계산기를 생성

4.2 상속 사용 방법

클래스를 상속하기 위해서는 다음처럼 클래스 이름 뒤 괄호 안에 상속할 클래스 이름을 넣어주면 된다.

class 클래스_이름(상속할 클래스_이름)
# class 자식_클래스_이름(부모_클래스_이름)

a^b를 계산하는 MoreFourCal 클래스를 만들어보자.

# fourCalClassTest.py
from FourCal import FourCal

class MoreFourCal(FourCal):
    pass

a=MoreFourCal(4,2)
print(a.add()) # 6

4.3 기능 추가(메서드 확장)

위 코드에서 부모 클래스의 기능에 새로운 메서드를 추가 해보자.

pass 문장은 삭제하고 두 수의 거듭제곱을 구할 수 있는 pow 메서드를 추가했다.

# fourCalClassTest.py
from FourCal import FourCal

class MoreFourCal(FourCal):
    def pow(self):
        result=self.first ** self.second
        return result

a=MoreFourCal(4,2)

print(a.add()) # 6
print(a.pow()) # 16

상속은 MoreFourCal 클래스처럼 기존 클래스(FourCal)는 그대로 놔둔 채 클래스의 기능을 확장할 때 주로 사용한다.

4.3 메소드 오버라이딩

부모 클래스의 메서드를 자식 클래스에서 다시 정의하는 것을 메서드 오버라이딩(method overriding)이라고 한다.

상속받은 기능을 자식 클래스에 맞게 변경하거나 확장하려고 사용한다.
자식 클래스의 메서드가 부모 클래스의 메서드를 덮어씌워서 우선적으로 실행되기 때문에, “자식 이기는 부모 없다”는 말로 비유할 수 있다.

아래 코드는 0으로 나누려고 하기 때문에 오류가 발생한다.

# fourCalClassTest.py
from FourCal import FourCal

class MoreFourCal(FourCal):
    def pow(self):
        result=self.first ** self.second
        return result

a=MoreFourCal(4,0)

print(a.div()) # error

SafeFourCal 클래스에 오버라이딩한 div 메서드는 나누는 값이 0인 경우에는 0을 리턴하도록 수정했다.

이렇게 메서드를 오버라이딩하면 부모 클래스의 메서드 대신 오버라이딩한 메서드가 호출된다.
FourCal 클래스와 달리 ZeroDivisionError가 발생하지 않고 의도한 대로 0이 리턴되는 것을 확인할 수 있다.

# fourCalClassTest.py
from FourCal import FourCal

class SafeFourCal(FourCal):
    def div(self):
        if self.second==0: # 나누는 값이 0인 경우 0을 리턴하도록 수정
            return 0
        else:
            return self.first / self.second

a=SafeFourCal(4,0)
print(a.div()) # 0

5. 클래스 변수

우리가 앞서 공부한 객체 변수에서는 각 객체마다 독립적으로 다른 값을 가질 수 있었다.

따라서 아래 a = SafeFourCal(4, 0)과 b = SafeFourCal(3, 7)은 서로 다른 값을 가진다.

a = SafeFourCal(4,0)
b = SafeFourCal(3,7)

클래스 변수는 클래스에 속한 변수로, 모든 객체가 값을 공유한다.

클래스 변수는 Family.lastname처럼 클래스 이름으로 접근하거나, 객체를 통해 접근할 수 있다.
모든 객체가 값을 공유하기 때문에 클래스 변수의 값을 바꾸면 모든 객체에서 영향을 받는다.
e.g., 회사 이름, 학과 이름 등 모든 객체가 공통으로 가져야 할 값을 정의할 때 사용한다.

class Family:
    lastname = "냥"  # 클래스 변수

# 객체 생성
a = Family()
b = Family()

print(a.lastname)  # 냥
print(b.lastname)  # 냥

# 클래스 변수를 변경하면?
Family.lastname = "멍"
print(a.lastname)  # 멍
print(b.lastname)  # 멍

박시은