1. 클래스 (class)
클래스는 프로그램 작성을 위해 꼭 필요한 것은 아니지만 적재적소에 사용하면 편리하다. 클래스(class)란 똑같은 무엇인가를 계속해서 만들어 낼 수 있는 설계 도면이고(과자 틀), 객체(object)란 클래스로 만든 피조물(과자 틀을 사용해 만든 과자)을 뜻한다. 각 객체는 고유한 성격을 가지며 동일한 클래스로 만든 객체들은 서로 영향을 주지 않는다.
사칙연산 클래스
클래스 안에 구현된 함수는 메서드(Method)라고 부른다.
class FourCal:
def setdata(self, first, second): # ① 메서드의 매개변수
self.first = first # ② 메서드의 수행문
self.second = second # ② 메서드의 수행문
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
# 객체를 먼저 만들기
a = FourCal()
b = FourCal()
# 객체를 통해 클래스의 메서드를 호출하려면 도트(.) 연산자를 사용
a.setdata(4, 2)
b.setdata(3, 8)
setdata 메서드에는 self, first, second 총 3개의 매개변수가 필요한데 실제로는 a.setdata(4, 2)처럼 2개 값만 전달했다. 그 이유는 a.setdata(4, 2)처럼 호출하면 setdata 메서드의 첫 번째 매개변수 self에는 setdata메서드를 호출한 객체 a가 자동으로 전달되기 때문이다.
이렇게 a.setdata(4, 2)처럼 호출하면 setdata 메서드의 매개변수 first, second에는 각각 값 4와 2가 전달되어 setdata 메서드의 수행문은 다음과 같이 해석된다.
self.first = 4
self.second = 2
# self는 전달된 객체 a이므로 다시 아래와 같다.
a.first = 4
a.second = 2
따라서 a.setdata(4, 2)를 하면 객체 a에 객체변수 first가 생성되고 값 4가 저장된다. 마찬가지로 객체 a에 객체변수 second가 생성되고 값 2가 저장된다. 객체에 생성되는 객체만의 변수를 객체변수라고 부른다.
a = FourCal()
a.setdata(4,2)
print(a.first)
# 4
b = FourCal()
b.setdata(5,3)
print(b.first)
# 5
a 객체의 first 값은 b 객체의 first 값에 영향받지 않고 원래 값을 유지하고 있다. 이 예제를 통해 클래스로 만든 객체의 객체변수는 다른 객체의 객체변수에 상관없이 독립적인 값을 유지한다는 것을 확인할 수 있다.
이제 위 클래스를 사용하여 결과값을 내보자.
# 객체를 먼저 만들기
a = FourCal()
b = FourCal()
# 객체를 통해 클래스의 메서드를 호출하려면 도트(.) 연산자를 사용
a.setdata(4, 2)
b.setdata(3, 8)
print(a.add())
# 6
print(b.add())
# 11
a.add()와 같이 a 객체에 의해 add 메서드가 수행되면 add 메서드의 self에는 객체 a가 자동으로 입력된다. add 메서드의 매개변수는 self이고 반환 값은 result이다. result = self.first + self.second a.add() 메서드 호출 전에 a.setdata(4, 2) 가 먼저 호출되어 a.first = 4, a.second = 2 라고 이미 설정되었기 때문에 6이라는 결과를 낸다.
생성자 (Constructor)
FourCal 클래스의 인스턴스 a에 setdata 메서드를 수행하지 않고 add 메서드를 수행하면 “AttributeError: ‘FourCal’ object has no attribute ‘first’” 오류가 발생한다. setdata 메서드를 수행해야 객체 a의 객체변수 first와 second가 생성되기 때문이다.
a = FourCal()
a.add()
'''
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 6, in add
AttributeError: 'FourCal' object has no attribute 'first'
'''
이렇게 객체에 초깃값을 설정해야 할 필요가 있을 때는 setdata와 같은 메서드를 호출하여 초깃값을 설정하기보다는 생성자를 구현하는 것이 안전한 방법이다. 생성자(Constructor)란 객체가 생성될 때 자동으로 호출되는 메서드를 의미한다. 파이썬 메서드 이름으로 init 를 사용하면 이 메서드는 생성자가 된다. 다음과 같이 FourCal 클래스에 생성자를 추가해 보자.
class FourCal:
def __init__(self, first, second):
self.first = first
self.second = second
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
init 메서드는 setdata 메서드와 이름만 다르고 모든 게 동일하다. 단 메서드 이름을 init 으로 했기 때문에 생성자로 인식되어 객체가 생성되는 시점에 자동으로 호출되는 차이가 있다.
a = FourCal(4, 2)
print(a.first)
# 4
print(a.second)
# 2
print(a.add())
# 6
이처럼 init 메서드를 사용하면 setdata를 사용하지 않고 한 번에 객체로 입력값을 전달할 수 있다.
클래스의 상속
상속은 기존 클래스를 변경하지 않고 기능을 추가하거나 기존 기능을 변경할 때 사용한다. 클래스에 기능을 추가하고 싶으면 기존 클래스를 수정하면 되는데 왜 굳이 상속을 받아서 처리해야 하지라고 생각할 수 있다. 하지만 기존 클래스가 라이브러리 형태로 제공되거나 수정이 허용되지 않는 상황이라면 상속을 사용해야 한다.
상속 개념을 사용하여 우리가 만든 FourCal 클래스에 $a^{b}$ (a의 b제곱)을 구할 수 있는 기능을 추가해 보자.
class MoreFourCal(FourCal):
def pow(self):
result = self.first ** self.second
return result
클래스를 상속할 때는 class 클래스 이름(상속할 클래스 이름) 을 사용하면 된다. MoreFourCal 클래스는 FourCal 클래스를 상속했으므로 FourCal 클래스의 모든 기능을 사용할 수 있어야 한다.
a = MoreFourCal(4, 2)
print(a.add())
# 6
print(a.pow())
# 16
메서드 오버라이딩
부모 클래스(상속한 클래스)에 있는 메서드를 동일한 이름으로 다시 만드는 것을 메서드 오버라이딩(Overriding, 덮어쓰기)이라고 한다. 이렇게 메서드를 오버라이딩하면 부모클래스의 메서드 대신 오버라이딩한 메서드가 호출된다.
FourCal 클래스의 객체 a에 4와 0 값을 설정하고 div 메서드를 호출하면 4를 0으로 나누려고 하기 때문에 위와 같은 ZeroDivisionError 오류가 발생한다. 이를 해결하기 위해 SafeFourCal 클래스에 오버라이딩한 div 메서드는 나누는 값이 0인 경우에는 0을 돌려주도록 수정해보자.
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)
a.div()
# 0
ZeroDivisionError가 발생하지 않고 0을 돌려주는 것을 확인할 수 있다.
클래스 변수
객체변수는 다른 객체들에 영향받지 않고 독립적으로 그 값을 유지한다고 했다. 반대로 클래스 변수는 클래스로 만든 모든 객체에 공유된다는 특징이 있다. 클래스 변수는 클래스 안에 함수를 선언하는 것과 마찬가지로 클래스 안에 변수를 선언하여 생성한다.
class Family:
lastname = "김"
a = Family()
b = Family()
print(a.lastname)
# 김
print(b.lastname)
# 김
2. 모듈 (module)
모듈이란 함수나 변수 또는 클래스를 모아 놓은 파일이다. 모듈은 다른 파이썬 프로그램에서 불러와 사용할 수 있게끔 만든 파이썬 파일이라고도 할 수 있다. 우리는 파이썬으로 프로그래밍을 할 때 굉장히 많은 모듈을 사용한다. 다른 사람들이 이미 만들어 놓은 모듈을 사용할 수도 있고 우리가 직접 만들어서 사용할 수도 있다.
모듈 만들기
add와 sub 함수만 있는 파일 mod1.py를 만들고 저장하자. 이 mod1.py 파일이 바로 모듈이다.
# mod1.py
def add(a, b):
return a + b
def sub(a, b):
return a-b
파이썬 확장자 .py로 만든 파이썬 파일은 모두 모듈이다.
모듈 불러오기
모듈을 불러올 때는 import를 사용한다. import는 이미 만들어 놓은 파이썬 모듈을 사용할 수 있게 해주는 명령어이다.
import mod1
print(mod1.add(3, 4))
# 7
print(mod1.sub(4, 2))
# 2
때로는 mod1.add, mod1.sub처럼 쓰지 않고 add, sub처럼 모듈 이름 없이 함수 이름만 쓰고 싶은 경우도 있을 것이다. 이럴 때는 “from 모듈 이름 import 모듈 함수”를 사용하면 된다.
from mod1 import * # mod1.py의 모든 함수를 불러서 사용하겠다는 뜻
from mod1 import add, sub
add(3, 4)
# 7
이때 주의할 것은 현재 파일과 같은 디렉토리 상에 mod1.py이 있어야 한다.
if __ name__ == “__ main__”:
이번에는 mod1.py 파일을 다음과 같이 변경해 보자. add(1, 4)와 sub(4, 2)의 결과를 출력하는 다음 문장을 추가하였다.
# mod1.py
def add(a, b):
return a+b
def sub(a, b):
return a-b
print(add(1, 4))
print(sub(4, 2))
mod1.py 파일의 add와 sub 함수를 사용하기 위해 mod1 모듈을 import할 때는 문제가 생기는데, mod1.py가 실행이 되어 결괏값을 출력한다.
import mod1
# 5
# 2
이러한 문제를 방지하려면 mod1.py 파일을 다음처럼 변경해야 한다.
# mod1.py
def add(a, b):
return a+b
def sub(a, b):
return a-b
if __name__ == "__main__":
print(add(1, 4))
print(sub(4, 2))
다시 mod1 모듈을 import 해보면 아무 일도 일어나지 않는다.
import mod1
if __ name__ == “__ main__“을 사용하면 직접 파일을 실행했을 때는 __ name__ == “__ main__“이 참이 되어 if문 다음 문장이 수행된다. 반대로 다른 파일에서 이 모듈을 불러서 사용할 때는 __ name__ == “__ main__“이 거짓이 되어 if문 다음 문장이 수행되지 않는다.
클래스나 변수 등을 포함한 모듈 불러오기
모듈은 클래스나 변수 등을 포함할 수도 있다.
# mod2.py
PI = 3.141592
class Math:
def solv(self, r):
return PI * (r ** 2)
def add(a, b):
return a+b
아래는 mod2.py 파일에 있는 PI 변수 값과 Math 클래스를 사용하는 방법을 보여 준다.
import mod2
print(mod2.PI)
# 3.141592
a = mod2.Math()
print(a.solv(2))
# 12.566368
3. 패키지 (package)
패키지(Packages)는 도트(.)를 사용하여 파이썬 모듈을 계층적(디렉터리 구조)으로 관리할 수 있게 해준다. 예를 들어 모듈 이름이 A.B인 경우에 A는 패키지 이름이 되고 B는 A 패키지의 B모듈이 된다. 파이썬 패키지는 디렉터리와 파이썬 모듈로 이루어지며 구조는 다음과 같다.
game, sound, graphic, play는 디렉터리 이름이고 확장자가 .py인 파일은 파이썬 모듈이다. game 디렉터리가 이 패키지의 루트 디렉터리이고 sound, graphic, play는 서브 디렉터리이다.
패키지 만들기
game 및 기타 서브 디렉터리를 생성하고 .py 파일들이 다음과 같이 만들어져 있다.
# echo.py
def echo_test():
print ("echo")
# render.py
def render_test():
print ("render")
이제 패키지를 사용하여 echo.py 파일의 echo_test 함수를 실행해 보자.
from game.sound.echo import echo_test
echo_test()
# echo
하지만 다음과 같이 echo_test 함수를 사용하는 것은 불가능하다. 도트 연산자(.)를 사용해서 import a.b.c처럼 import할 때 가장 마지막 항목인 c는 반드시 모듈 또는 패키지여야만 한다.
import game.sound.echo.echo_test
'''
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ImportError: No module named echo_test
'''
init.py 의 용도
__ init__.py 파일은 해당 디렉터리가 패키지의 일부임을 알려주는 역할을 한다. 만약 game, sound, graphic 등 패키지에 포함된 디렉터리에 __ init__.py 파일이 없다면 패키지로 인식되지 않는다.
특정 디렉터리의 모듈을 * 를 사용하여 import할 때에는 다음과 같이 해당 디렉터리의 __ init__.py 파일에 __ all__ 변수를 설정하고 import할 수 있는 모듈을 정의해 주어야 한다.
from game.sound import *
echo.echo_test()
'''
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'echo' is not defined
'''
# C:/doit/game/sound/__init__.py
__all__ = ['echo']
여기에서 __ all__이 의미하는 것은 sound 디렉터리에서 * 기호를 사용하여 import할 경우 이곳에 정의된 echo 모듈만 import된다는 의미이다.
from game.sound import *
echo.echo_test()
# echo
위와 같이 __ init__.py 파일을 변경한 후 위 예제를 수행하면 원하던 결과가 출력되는 것을 확인할 수 있다.
relative 패키지
from game.sound.echo import echo_test를 입력해 전체 경로를 사용하여 import할 수도 있지만 다음과 같이 relative하게 import하는 것도 가능하다.
# render.py
from ..sound.echo import echo_test
def render_test():
print ("render")
echo_test()
.. 는 부모 디렉터리 .는 현재 디렉터리를 의미한다.