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파이썬 클래스(Class) 이해하기

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By hleecaster
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프로그래밍 입문 언어로 파이썬을 공부하게 되면 우선 여러가지 자료형, 조건문, 반복문, 함수를 익혀 어느정도 기초를 다지는 커리큘럼을 따른다.

그런데 그 다음에 클래스(Class)라는 개념을 접하고 여기서부터 뭔가 어려워서 이해를 포기하게 된다. 나도 그랬다. 그래서 이번 기회에 클래스에 대해 좀 공부한 걸 최대한 쉽게 남겨보려 한다.

본 포스팅의 목차는 아래와 같다.

  • 자료형(type) 복습하기
  • 클래스(Class)란 무엇인가
  • 인스턴스 생성하기 (Instantiation)
    • 객체 지향 프로그래밍 (Object-Oriented Programming)
  • 클래스 변수 (Class Variables)
  • 매서드 (Methods)
  • 생성자 (Constructor)
  • 인스턴스 변수 (Instance Variables)
  • 인스턴스 변수의 활용, self
  • 파이썬에서는 모든 게 다 객체(Object)다

순서대로 잘 따라와야 이해할 수 있다.

자료형(type) 복습하기

일단 본격적인 클래스의 개념을 익히기에 앞서 자료형에 대해 다시 한 번 복기하는 시간을 가져야겠다.

type() 함수를 통해 문자열(string)과 정수(integer)의 자료형을 출력해보자.

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print(type("string"))
print(type(1))

각각 <class 'str'>, <class 'int'>라고 출력되는 걸 알 수 있다.

이런 변수의 자료형이 왜 중요하냐면, 이 자료형이 무엇인지에 따라 이 녀석을 가지고 뭘 할 수 있을지 결정되기 때문이다.

예를 들어 integer에는 .get() 함수를 쓸 수가 없다. dictionary는 두 개 있을 때 그걸 합치기 위해 +같은 연산자를 사용할 수 없다.

이렇게 뭘 할 수 있고 뭘 할 수 없는지에 관한 조건들은 모두 자료형 수준에서 정의되는 거다.

클래스(Class)란 무엇인가

클래스는 자료형을 위한 일종의 템플릿이라고 생각하면 된다. 클래스 안에는 다양한 유형의 정보가 담겨 있고, 우리가 자료형과 어떻게 상호작용할 것인지 적혀 있다.

클래스는 그냥 이렇게 class 키워드를 사용해서 정의하면 된다.

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class TestClass:
  pass

클래스 이름 TestClass는 일부러 대문자로 작성했다. 이게 클래스임을 누구나 쉽게 알아볼 수 있도록 하기 위해 PEP 8 Style Guide for Python Code가 권고하는 방식이다. (함수를 정의할 땐 대문자를 안 쓴다.)

클래스의 본문에 pass라고 썼는데, 예시를 위해 의도적으로 비운 거다. 이렇게 안 하면 IndentationError가 발생하기 때문. 일단 넘어가자.

인스턴스 생성하기 (Instantiation)

클래스를 정의하고 나면 그걸 불러와서 사용하는 법을 알아야겠지. 클래스를 이용해 인스턴스(instance)를 만들어주면 된다. “임시로 어떤 템플릿을 불러와서 그걸 다른 이름의 객체로 저장한다”고 생각하면 편하다.

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test_instance = TestClass()

클래스 이름에 괄호를 추가하여 인스턴스를 만들고, 그걸 변수 test_instance에 할당하는 방식이다.

물론 수많은 인스턴스를 호출하는 것도 가능하다. 어차피 클래스는 템플릿이고, 이걸 각기 다른 용도로 사용할 수 있기 때문에.

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test_instance1 = TestClass()
test_instance2 = TestClass()
test_instance3 = TestClass()

객체 지향 프로그래밍 (Object-Oriented Programming)

클래스 인스턴스는 객체(object)라고도 하며, 이렇게 클래스를 정의하고 객체를 만드는 패턴을 객체 지향 프로그래밍(OOP)이라고 한다. 너무 깊이 들어가진 말고 이런 방식으로 프로그래밍 하는 패턴이 있다는 것만 알고 넘어가자.

인스턴스를 불러온다는 건 클래스를 가져와 객체로 바꿔준다는 건데, type() 함수를 사용하는 건 그 반대라고 생각하면 된다. 객체의 type을 확인해보면 해당 객체가 어떤 클래스의 인스턴스인지를 확인할 수 있다.

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print(type(test_instance))
# <class '__main__.TestClass'>

test_instance라는 객체는 TestClass의 인스턴스임을 확인할 수 있다.

파이썬에서 __main__은 “현재 실행 중인 파일”을 의미하므로, 위 출력 결과는 “이 스크립트에서 정의된, 현재 실행중인 TestClass클래스”를 의미한다고 생각하면 된다.

클래스 변수 (Class Variables)

클래스를 정의할 때 그 안에서 변수를 정의하면 모든 인스턴스에서 동일한 데이터를 사용할 수 있다. 이를 클래스 변수라고 부르는데, 이렇게 정의된 클래스 변수는 object.variable 구문을 사용하여 액세스 할 수 있다.

별 거 아니니 예시를 보면 쉽게 이해할 수 있다.

예를 들어 Musician이라는 클래스 안에 title이라는 변수를 정의했다고 해보자.

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class Musician:
  title = "Rockstar"

그러면 각각 다른 인스턴스를 호출하더라도 각 인스턴스 안에 있는 title이라는 변수는 언제나 똑같다.

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drummer = Musician()
guitarist = Musician()

print(drummer.title)
print(guitarist .title)

모두 “Rockstar”라는 값이 출력될 거다.

매서드 (Methods)

메서드는 클래스 안에서 정의된 함수라고 생각하면 된다.

일반적인 함수를 정의할 때와 차이가 있다면 메서드를 정의할 때는 첫 번째 인수를 항상 self로 지정해야 한다는 것 정도.

아래 예시를 보자.

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class Musician:
    title = "Rockstar"

    def explanation(self):
        print("I am a {}!".format(self.title))

drummer = Musician()
drummer.explanation()
#I am a Rockstar!

단순히 클래스 변수 title을 사용해서 문자열을 출력하는 메서드를 정의해하고, 그걸 불러와서 사용했다.

메서드를 작성할 때 다른 인수는 필요 없었기 때문에 self만 써주었고, 함수 안에서 클래스 변수를 사용할 때는 self.title과 같은 형식으로 불러왔다. 쉽다.

이제 다른 인수가 있는 메서드도 작성해보자.

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class Circle():
    pi = 3.14
  
    def area(self, radius):
        return self.pi * radius ** 2
  
circle = Circle()

pizza_area = circle.area(6)
table_area = circle.area(18)

Circle이라는 클래스에서 π(pi) 값은 3.14로 넣어주고, 원의 넓이 구하는 공식을 area라는 메서드로 정의했다. 원의 넓이는 π * 반지름²이다. 그리고 메서드를 정의할 때 반지름을 인수로 받아야 하기 때문에 area의 인수로 self와 radius를 넣어줬다. (메서드의 첫 번째 인수는 언제나 self다. 잊지 말자.)

이제 반지름이 6인 원의 넓이는 circle.area(6), 반지름이 18인 원의 넓이는 circle.area(18)로 불러올 수 있게 되는 거다.

여기까지 이해하면 클래스를 만들어서 사용하는 기본적인 방법은 다 익힌 셈이다.

생성자 (Constructor)

클래스를 호출할 때 자동으로 어떤 함수를 실행하거나 값을 호출하고 싶다면 생성자(Constructor)라는 걸 정의하면 된다.

메서드 정의할 때와 똑같긴 한데 메서드 이름으로 __init__을 사용하면 된다.

예를 들어 이렇게 해주면

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class Shouter:
    def __init__(self):
        print("HELLO?!")

shout = Shouter()

Shouter라는 클래스를 객체로 불러올 때마다 “HELLO?!”라는 문자열이 즉시 출력된다.

물론 클래스를 호출할 때 애초에 다른 인수(매개변수)를 받는 방식으로 정의하는 것도 가능하다. 이렇게.

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class Circle:
    pi = 3.14

    def __init__(self, radius):
        print("New circle with radius: {}".format(radius))

table = Circle(18)

Circle이라는 클래스의 생성자 __init__을 잘 살펴보면 self 말고도 radius라는 인수를 받는다. 그래서 객체를 생성할 때 괄호 안에 인수를 넣어주어야 한다.

만약 괄호 안에 18을 넣어 radius가 18인 table이라는 객체를 생성하면 바로 “New circle with radius: 18″이라는 문자열이 출력될 거다.

인스턴스 변수 (Instance Variables)

지금까지 객체가 클래스의 인스턴스라는 것을 배웠지만, 각 객체가 메서드와 클래스 변수만으로 이루어져 있다면 객체들을 구별해야 할 필요가 있을까?

객체를 구별해서 인스턴스를 생성하는 이유는 각 인스턴스가 다른 종류의 데이터, 즉 인스턴스 변수를 보유할 수 있기 때문이다.

이렇게 각 객체가 보유한 데이터인 인스턴스 변수는 해당 클래스의 모든 인스턴스가 공유하는 게 아니다. (이게 클래스 변수와의 가장 큰 차이점이다.)

예를 보자. 일단 빈 클래스를 하나 정의해놓고, 두 개의 인스턴스(객체)를 불러오자.

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class FakeDict:
    pass

fake_dict1 = FakeDict()
fake_dict2 = FakeDict()

그리고 각 객체에 fake_key라는 인스턴스 변수로 각각 다른 값을 넣어주면,

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fake_dict1.fake_key = "This works!"
fake_dict2.fake_key = "This too!"

이걸 별도로 사용할 수 있다.

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working_string = "{} {}".format(fake_dict1.fake_key, fake_dict2.fake_key)

print(working_string)
# "This works! This too!"

어려운 게 아니다. 그냥 그동안 사용했던 변수의 개념이라고 생각하면 편하다.

인스턴스 변수의 활용, self

왜 굳이 인스턴스 변수를 사용할까? 그냥 변수로 써도 문제 없는데?

인스턴스를 생성할 때 작동하는 생성자(constructor)를 활용해서 인스턴스 변수를 생성하고 관리하면 너무나 편리하기 때문이다.

예시를 보자.

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class AutoEmail:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

mail_to_park = AutoEmail("PARK")
mail_to_kim = AutoEmail("KIM")

print(mail_to_park.name)
# "PARK"

print(mail_to_kim.name)
# "KIM"

인스턴스를 만들 때 애초에 이름을 넣어주었기 때문에 각 인스턴스의 name에서 그 이름을 그대로 가지고 있게 된다.

그러면 이걸 활용해서 메서드를 작성할 수도 있다.

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class AutoEmail:
    intro = "안녕하세요"

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def say_hello(self):
        return "{intro} {name} 님".format(intro=self.intro, name=self.name)

mail_to_park = AutoEmail("PARK")
mail_to_kim = AutoEmail("KIM")

print(mail_to_park.say_hello())
# "안녕하세요 PARK 님"

print(mail_to_kim.say_hello())
# "안녕하세요 KIM 님"

클래스 변수와 인스턴스 변수를 모두 자유롭게 사용할 수 있게 되는 거다.

이게 바로 객체 지향 프로그램 작성의 장점일 거다. 클래스를 작성하여 필요한 데이터를 구조화하고, 해당 데이터와 의미있는 방식으로 상호 작용하는 메서드를 작성하는 것. 구조를 잘 짜는 게 중요하다.

파이썬에서는 모든 게 다 객체(Object)다

일단 클래스에 대해서는 어느정도 익혔으니 다시 개념적으로 살펴보기 위해 아래 구문을 실행해보자.

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print(dir([]))

비어있는 리스트에 대해 dir()이라는 파이썬 내장 함수를 적용한 거다.

dir()은 어떤 객체를 인자로 넣어주면 해당 객체가 어떤 메서드를 가지고 있는지 돌려준다.

그래서 파이썬 자료형 리스트를 인자로 넣어주면 내용이 출력될 거다.

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['__add__', '__class__', '__contains__', '__delattr__', '__delitem__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getitem__', '__gt__', '__hash__', '__iadd__', '__imul__', '__init__', '__init_subclass__', '__iter__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__mul__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__reversed__', '__rmul__', '__setattr__', '__setitem__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 'append', 'clear', 'copy', 'count', 'extend', 'index', 'insert', 'pop', 'remove', 'reverse', 'sort']

보다시피 리스트 자료형을 다룰 수 있는 append, pop, remone, sort 같은 익숙한 함수 이름이 등장한다.

자, 이제 본 포스팅 맨 처음에 type() 함수를 활용해서 자료형을 확인하면 <class 'str'>, <class 'int'>과 같은 식으로 출력된 걸 다시 기억해보자.

그렇다. 우리가 파이썬에서 다루는 모든 자료형은 모두 int, float, str, list, dict와 같은 이름을 가진 클래스의 인스턴스인 셈이다.

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