파이썬 - 클래스 1

2023 점프 투 파이썬

클래스는 왜 필요한가?

프로그래머들이 가장 많이 사용하는 프로그래밍 언어 중 하나인 C 언어에는 클래스가 없다. 이 말은 굳이 클래스가 없어도 프로그램을 충분히 만들 수 있다는 뜻이다. 파이썬으로 잘 만든 프로그램을 살펴봐도 클래스를 사용하지 않고 작성한 것이 매우 많다. 즉, 클래스는 지금까지 공부한 함수나 자료형처럼 프로그램 작성을 위해 꼭 필요한 요소는 아니다.

하지만 프로그램을 작성할 때 클래스를 적재적소에 사용하면 프로그래머가 얻을 수 있는 이익은 많다. 예제를 통해 한번 생각해 보자.

계산기 프로그램을 만들며 클래스 알아보기

여러분 모두 계산기를 사용해 보았을 것이다. 계산기에 숫자 3을 입력하고 +를 입력한 후 4를 입력하면 결괏값으로 7을 보여 준다. 다시 한번 +를 입력한 후 3을 입력하면 기존 결괏값 7에 3을 더해 10을 보여 준다. 즉, 계산기는 이전에 계산한 결괏값을 항상 메모리 어딘가에 저장하고 있어야 한다.

계산기는 이전에 계산한 결괏값을 기억하고 있어야 한다.

이런 내용을 우리가 앞에서 익힌 함수를 이용해 구현해 보자. 계산기의 ‘더하기’ 기능을 구현한 파이썬 코드는 다음과 같다.

# calculator.py
result = 0

def add(num):
    global result
    result += num  # 결괏값(result)에 입력값(num) 더하기
    return result  # 결괏값 리턴

print(add(3))
print(add(4))

입력값을 이전에 계산한 결괏값에 더한 후 리턴하는 add 함수를 위와 같이 작성했다. 이전에 계산한 결괏값을 유지하기 위해서 result 전역 변수(global)를 사용했다. 프로그램을 실행하면 예상한 대로 다음과 같은 결괏값이 출력된다.

3 
7

그런데 만일 한 프로그램에서 2대의 계산기가 필요한 상황이 발생하면 어떻게 해야 할까? 각 계산기는 각각의 결괏값을 유지해야 하므로 위와 같이 add 함수 하나만으로는 결괏값을 따로 유지할 수 없다.

이런 상황을 해결하려면 다음과 같이 함수를 각각 따로 만들어야 한다.

# calculator2.py
result1 = 0
result2 = 0

def add1(num):  # 계산기1
    global result1
    result1 += num
    return result1

def add2(num):  # 계산기2
    global result2
    result2 += num
    return result2

print(add1(3))
print(add1(4))
print(add2(3))
print(add2(7))

똑같은 일을 하는 add1과 add2 함수를 만들고 각 함수에서 계산한 결괏값을 유지하면서 저장하는 전역 변수 result1과 result2를 정의했다.

결괏값은 다음과 같이 의도한 대로 출력된다.

3
7
3
10

계산기 1의 결괏값이 계산기 2에 아무런 영향을 끼치지 않는다는 것을 확인할 수 있다. 하지만 계산기가 3개, 5개, 10개로 점점 더 많이 필요해진다면 어떻게 해야 할까? 그때마다 전역 변수와 함수를 추가할 것인가? 여기에 계산기마다 빼기나 곱하기와 같은 기능을 추가해야 한다면 상황은 점점 더 어려워질 것이다.

아직 클래스에 대해 배우지 않았지만, 위와 같은 경우에 클래스를 사용하면 다음과 같이 간단하게 해결할 수 있다.

다음 예시 클래스를 아직은 이해하지 못해도 좋다. 곧 자세하게 배울 것이다. 여기에서는 클래스 개념만 어렴풋이 이해하면 된다.

# 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))
print(cal2.add(3))
print(cal2.add(7))

프로그램을 실행하면 함수 2개를 사용했을 때와 동일한 결과가 출력된다.

3
7
3
10

Calculator 클래스로 만든 별개의 계산기 cal1, cal2(파이썬에서는 이것을 ‘객체’라고 부른다)가 각각의 역할을 수행한다. 그리고 계산기의 결괏값 역시 다른 계산기의 결괏값과 상관없이 독립적인 값을 유지한다. 이렇게 클래스를 사용하면 계산기 대수가 늘어나도 객체를 생성하면 되므로 함수만 사용할 때보다 간단하게 프로그램을 작성할 수 있다. 빼기 기능을 더하고 싶다면 Calculator 클래스에 다음과 같이 빼기 기능을 가진 함수를 추가하면 된다.

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

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

    def sub(self, num):
        self.result -= num
        return self.result

클래스의 이점은 이것만이 아니다. 하지만 이 예시 하나만으로도 ‘도대체 왜 클래스가 필요한 것일까?’라는 근본적인 물음에 답이 되었을 것이다.

 

클래스와 객체

클래스를 가장 잘 설명해 주는 다음 그림을 살펴보자. 과자를 만드는 과자 틀과 이를 사용해 만든 과자이다.

• 과자 틀 = 클래스
• 과자 틀로 찍어 낸 과자 = 객체

여기에서 설명할 클래스는 과자 틀과 비슷하다. 클래스(class)란 똑같은 무언가를 계속 만들어 낼 수 있는 설계 도면(과자 틀), 객체(object)란 클래스로 만든 피조물(과자 틀로 찍어 낸 과자)을 뜻한다.

클래스로 만든 객체에는 중요한 특징이 있다. 바로 객체마다 고유한 성격을 가진다는 것이다. 과자 틀로 만든 과자에 구멍을 뚫거나 조금 베어 먹더라도 다른 과자에는 아무런 영향이 없는 것과 마찬가지로 동일한 클래스로 만든 객체들은 서로 전혀 영향을 주지 않는다.

다음은 파이썬 클래스의 가장 간단한 예이다.

>>> class Cookie:
...     pass
...
>>>

위에서 작성한 Cookie 클래스는 아무런 기능도 가지고 있지 않은 껍질뿐인 클래스이다. 하지만 이렇게 껍질뿐인 클래스도 객체를 생성하는 기능이 있다. ‘과자 틀’로 ‘과자’를 만드는 것처럼 말이다.

객체는 클래스로 만들고 1개의 클래스는 무수히 많은 객체를 만들어 낼 수 있다. 위에서 만든 Cookie 클래스의 객체를 만드는 방법은 다음과 같다.

>>> a = Cookie()
>>> b = Cookie()

Cookie()의 결괏값을 리턴받은 a와 b가 바로 객체이다. 마치 함수를 사용해서 그 결괏값을 리턴받는 모습과 비슷하다.

점프 투 파이썬객체와 인스턴스의 차이

클래스로 만든 객체를 ‘인스턴스’라고도 한다. 그렇다면 객체와 인스턴스의 차이는 무엇일까? 이렇게 생각해 보자. a = Cookie()로 만든 a는 객체이다. 그리고 a 객체는 Cookie의 인스턴스이다. 즉, 인스턴스라는 말은 특정 객체(a)가 어떤 클래스(Cookie)의 객체인지를 관계 위주로 설명할 때 사용한다. ‘a는 인스턴스’보다 ‘a는 객체’라는 표현이 어울리며 ‘a는 Cookie의 객체’보다 ‘a는 Cookie의 인스턴스’라는 표현이 훨씬 잘 어울린다.

 

예시로 나온 그림들이 마음에 드는 수업이었습니다 ^^

설명은 굉장히 길었지만 내용은 단순한...