(Python) 15 - 클래스

1. 클래스의 필요성

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최근 프로그래밍 언어들의 특징은 객체지향을 등에 업고 나온다는 것이다. C언어처럼 철저히 절차지향적인 언어 이외에는 대부분의 프로그래밍 언어들이 객체지향을 지원한다. 객체지향의 최대 강점은 재사용성이다. 변수, 함수 등을 포함하는 클래스를 한 번 만들어 놓으면 클래스와 같은 구조의 함수를 쉽게 여러개 찍어내어 사용할 수 있다.

가령 여러개의 독립적인 계산기가 필요한 경우를 생각해보자.

result1 = 0
result2 = 0

def cal1(num):
    global result1 # 글로벌 변수 result1을 가져다 쓰겠다는 선언
    result1 += num # result1에 cal1함수의 입력인수 num 더하기
    return result1

def cal2(num):
    global result2
    result2 += num
    return result2

print(cal1(5)) # 5
print(cal1(10)) # 15
print(cal2(7)) # 7
print(cal2(10)) # 17

새로운 수를 더해줄 때 마다 최종결과가 메모리에 저장되고 다음에 입력하는 수를 기존의 결과에 더하는 계산기이다. 위 처럼 계산기가 2개 필요한 경우 글로벌 변수도 2개, 함수도 2개 정의해 주어야한다. 하지만 계산기의 수가 10개, 100개 처럼 많아져야 한다면 매우 수고롭고 더러운 코드가 될 것이다. 이럴 때 사용할 수 있는것이 클래스이다.

클래스에 대해 알아보기 전 맛보기로 개념을 파악하기 위해 다음 코드를 보자.

class Cal:
    def __init__(self):
        self.result = 0

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

cal1 = Cal()
cal2 = Cal()

print(cal1.adder(5))
print(cal1.adder(10))
print(cal2.adder(7))
print(cal2.adder(10))

위 코드는 필요한 구조의 변수와 함수를 하나의 클래스로 만들어놓은 다음 클래스 타입의 함수 cal1과 cal2를 만들어 사용한다. 이처럼 클래스를 사용하면 구조적으로 동일한 여러개의 함수를 클래스를 사용해 여러 개 쉽게 찍어낼 수 있다. 클래스는 하나의 틀이다. 클래스로 찍어낸 객체 하나하나를 특별히 인스턴스(instance)라 부른다.

 

 

2. 클래스의 개념과 구조

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1) 기본 개념

class Person:
    name = None
    age = None

per1 = Person()
per1.name = "John"
per1.age = 20

per2 = Person()
per2.name = "Sara"
per2.age = 31

print("person 1 : %s, %d" %(per1.name, per1.age))
print("person 2 : %s, %d" %(per2.name, per2.age))

위에서는 Person이라는 클래스를 만들고, 내부에 이름과 나이 두 가지를 변수로 선언했다. 그리고 per1과 per2라는 인스턴스 2 개를 Person 클래스로 생성하고, 이름과 나이 정보를 입력해주었다. 만약 클래스를 사용하지 않았다면 각 사람마다 이름과 나이를 위한 변수를 각각 선언해 주어야한다. 지금은 그나마 사람이 2명이지, 만약 국가정보원에서 국민의 정보를 데이터베이스화 시켜 관리한다면 클래스 없이는 도저히 불가능할 것이다.

 

 

3. 클래스 함수와 self

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위의 코드를 확장해보겠다.

class Person:
    name = None
    age = None
    def loan(self, money):
        print("You borrowed %d won" %money)

per1 = Person()
per1.name = "John"
per1.age = 22
per1.loan(1000) # per1이 클래스의 loan 함수를 호출
Person.loan(per1,1000) # per1.loan(1000)과 같은 의미

먼저, 클래스 내부 함수의 첫 번째 인수는 무조건 self 이다. self는 어떠한 객체가 이 함수를 호출할 때 이 클래스의 인스턴스인지 판단을 하기위해 사용한다. 위 코드의 클래스 내부에있는 loan 함수는 돈을 입력하면 빌려주는 대출 서비스함수라고 하자.

위의 per1.loan(1000) 을 통해서 1000원 대출 신청을 하면 loan 함수의 첫 번째 인수인 self에 자동으로 per1이 대입이 되어 이 클래스의 인스턴스인지 판단을 하여 클래스의 인스턴스면 실행을 해준다. 이렇듯 함수를 호출할 때에 첫 번째 인수인 self는 무시하면 된다. 실제로 Person.loan(per1,1000) 처럼 클래스 자체를 통해서 함수를 호출하면서 self에 per1을 넣어주는 것과 동일하다.

정리를 하자면 다음과 같다.

클래스 내부에 함수를 선언할 때에는 첫 번째 인수로 무조건 self를 넣어주어야 한다. 하지만 클래스의 인스턴스를 만들어 함수를 호출하여 사용할 때에는 첫 번째 입력인수인 self에 자동으로 인스턴스의 이름이 대입이 되어 클래스의 인스턴스인지 확인을 한다. 따라서 self는 없는 것 처럼 사용해도 된다.

한 가지 말해주고 싶은게 있다. 클래스 내부의 함수를 특별히 '메소드(method)'라고 부른다.

조금 더 자세하게 알아보기 위해 메소드를 하나 더 추가했다.

class Person:
    def getcredit(self, score):
        self.credit = score

    def loan(self, money):
        if self.credit <=3:
            print("You borrowed %d won" %money)
        else:
            print("You cannot borrow money")

per1 = Person()
per1.getcredit(7)
per1.loan(1000)

위에서는 인스턴스의 신용정보를 저장하기 위해 getcredit이라는 메소드로 신용점수(score)를 입력받아 저장한다. 위의 코드에서 per1.getcredit(7) 이라는 명령을 실행하면 다음의 과정이 이루어진다. getcredit 메소드의 self에 per1이 대입이 되고 self.credit = score는 per1.credit = score 로 자동으로 바뀐다. 따라서 이후에 per1이라는 인스턴스 명으로 클래스에 접근했을 때에는 per1이라는 사람의 신용등급이 7이라는 기존에 저장된 정보를 알 수 있다. 이처럼 self는 클래스의 서로 다른 인스턴스를 구분하기 위해 쓰이는 것이다. 그리고 특정한 인스턴스로 클래스 메소드에 접근하면 메소드의 첫 번째 인수인 self에는 자동으로 인스턴스 이름이 대입이 된다.

같은 클래스의 메소드라도 인스턴스마다 각각의 변수나 메소드의 내부 값은 다르게 설정할 것이다. 그렇기 때문에 메소드는 서로 다른 인스턴스를 구분할 수 있어야한다. self에 각각의 인스턴스 명이 대입이 되기때문에 인스턴스 마다의 구분이 가능한 것이다.

 

 

 

4. 클래스 함수와 __init__

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위에서 설명한 코드에서 어떤 사람이 대출을 하기 위해 메소드를 실행한다고 해보자.

per1 = Person()
per1.loan(1000)

위의 코드를 실행하면 오류가 난다. loan 메소드에서는 신용등급을 확인하여 돈을 빌려줄 지 말지를 결정하는데, 신용등급을 입력해주지 않았기 때문이다. 애초에 인스턴스를 만들 때, 신용도를 입력해야만 인스턴스가 만들어지도록 해놓으면 괜히 잘못된 사용으로 오류가 나는 것을 막을 수 있을 것이다. 이 때 사용하는 것이 __init__이다.

위에서 설명한 코드를 조금 수정해보겠다.

class Person:
    def __init__(self, score):
        self.credit = score

    def loan(self, money):
        if self.credit <=3:
            print("You borrowed %d won" %money)
        else:
            print("You cannot borrow money")

per1 = Person(2)
per1.loan(1000)

기존의 getcredit 메소드의 이름 대신에 __init__ 을 넣었다. 이렇게 __init__으로 설정을 해놓으면 인스턴스를 만들 때 per1 = Person(2) 처럼 클래스 명 옆의 괄호 안에 __init__의 입력 인수를 넣지 않으면 인스턴스가 만들어지지 않는다. 물론 self에는 per1 이라는 인스턴스명이 자동으로 대입이 되니까 문제없다.

아무튼 __init__은 인스턴스를 만들기 위해 필수적으로 초기화가 되어야 하는 변수를 설정하기 위해 사용한다.

위의 코드에서 기존에 대출실행을 하기위한 코드는 다음과 같았다.

per1.Person()
per1.getcredit(2)
per1.loan(1000)

그러나 __init__ 으로 인해 다음과 같이 해야만 인스턴스가 만들어진다.

per1.Person(2)
per1.loan(1000)

 

 

5. 클래스를 활용한 사칙연산 계산기

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class Cal:
    def __init__(self,num1,num2): # 입력인수 2개 필수로 받아야 인스턴스 생성 가능
        self.first = num1 # 첫 번째 수에 인수 num1 대입
        self.second = num2 # 두 번째 수에 인수 num2 대입

    def sum(self):
        return self.first+self.second # 두 인수의 합

    def sub(self):
        return self.first-self.second # 두 인수의 차

    def mul(self):
        return self.first*self.second # 두 인수의 곱

    def div(self):
        return self.first/self.second # 두 인수의 나누기

a = Cal(10,5) # 인스턴스 a의 인수를 (10,5)로 설정
b = Cal(30,6) # 인스턴스 b의 인수를 (30,6)으로 설정

print(a.sum()) # a의 sum 메소드 리턴값 출력
print(a.sub()) # a의 sub 메소드 리턴값 출력
print(a.mul()) # a의 mul 메소드 리턴값 출력
print(a.div()) # a의 div 메소드 리턴값 출력
print(b.sum()) # b의 sum 메소드 리턴값 출력
print(b.sub()) # b의 sub 메소드 리턴값 출력
print(b.mul()) # b의 mul 메소드 리턴값 출력
print(b.div()) # b의 div 메소드 리턴값 출력

위 코드의 주석을 보면서 천천히 이해해 보기를 바란다.

먼저 __init__으로 숫자 2개를 받아야만 인스턴스 생성이 되도록 했다. 그리고 두 개의 변수에 두 개의 입력인수를 각각 저장했다.

다음으로 4개의 메소드에서 2개의 변수를 불러와 각각의 연산을 수행 후 이를 리턴시킨다.

마지막으로 a,b 각각의 인스턴스마다 4가지의 메소드 리턴값을 출력한다.

이 때 다시 한 번 마음에 새겨야 할 건 클래스 내부의 메소드가 포함하는 입력인수 self와 변수 first, second가 단독으로 쓰이지 않고 self.first와 self.second로 선언되었기 때문에 인스턴스 a와 인스턴스 b가 각각의 서로 다른 변수 값을 가지고 다른 결과를 내어놓을 수 있는 것이다. 따라서 인스턴스 a와 인스턴스 b가 같은 구조의 클래스에 의해 만들어졌지만 서로 독립적인 저장공간과 값을 가지고 독립적으로 동작한다.