파이썬 Class - 객체 지향 프로그래밍의 핵심

파이썬 Class - 객체 지향 프로그래밍의 핵심

서론

파이썬은 객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP) 언어로, Class(클래스)와 Object(객체)를 기반으로 하는 강력한 기능을 제공합니다. 이번 글에서는 파이썬의 클래스에 대해 상세히 다루어보겠습니다. 클래스의 정의부터 상속, 다형성까지 다양한 개념을 다루며 객체 지향 프로그래밍의 장점과 활용법을 알아보겠습니다.

1. 클래스의 정의

클래스는 객체를 정의하기 위한 설계도와 같은 역할을 합니다. 파이썬에서 클래스는 class 키워드를 사용하여 정의됩니다.

class Dog:
    """개를 나타내는 클래스"""
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def bark(self):
        print(f"{self.name}가 멍멍 짖습니다.")
위의 예시에서 Dog 클래스는 개를 나타내며, __init__ 메서드를 통해 객체의 초기화를 수행하고, bark 메서드를 통해 짖는 행동을 정의합니다.

2. 객체의 생성과 활용

클래스를 기반으로 객체를 생성하는 과정을 인스턴스화(Instantiation)라고 합니다. 객체는 클래스의 인스턴스입니다.

my_dog = Dog("Buddy", 3)
my_dog.bark()  # "Buddy가 멍멍 짖습니다."
Dog 클래스를 기반으로 my_dog라는 객체를 생성하고, 객체의 메서드를 호출할 수 있습니다.

3. 속성과 메서드

클래스는 속성(attribute)과 메서드(method)로 구성됩니다. 속성은 객체의 상태를 나타내고, 메서드는 객체의 동작을 정의합니다.

class Car:
    """자동차를 나타내는 클래스"""
    def __init__(self, make, model, year):
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year

    def start_engine(self):
        print(f"{self.year}년식 {self.make} {self.model}의 엔진을 가동합니다.")
위의 예시에서 Car 클래스는 자동차를 나타내며, 제조사, 모델, 생산년도를 나타내는 속성과 엔진 가동을 나타내는 메서드를 가지고 있습니다.

4. 상속

상속은 기존 클래스의 속성과 메서드를 다른 클래스에서 재사용할 수 있게 해주는 개념입니다. 파이썬에서는 다중 상속도 지원합니다.

class ElectricCar(Car):
    """전기 자동차를 나타내는 클래스, Car 클래스를 상속받음"""
    def __init__(self, make, model, year, battery_capacity):
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery_capacity = battery_capacity

    def charge_battery(self):
        print(f"{self.make} {self.model}의 배터리를 충전합니다.")
ElectricCar 클래스는 Car 클래스를 상속받아서 Car 클래스의 모든 속성과 메서드를 사용할 수 있습니다.

5. 다형성

다형성은 동일한 메서드명을 가진 여러 클래스를 하나의 인터페이스로 다루는 기능입니다. 같은 메서드명을 사용함으로써 코드의 일관성을 유지하고 확장성을 높입니다.

class Animal:
    """동물을 나타내는 기본 클래스"""
    def make_sound(self):
        pass

class Dog(Animal):
    """개를 나타내는 클래스"""
    def make_sound(self):
        print("멍멍!")

class Cat(Animal):
    """고양이를 나타내는 클래스"""
    def make_sound(self):
        print("야옹!")
Animal 클래스를 상속받아 make_sound 메서드를 오버라이드하여 각각의 동물 클래스에서 다른 소리를 내도록 할 수 있습니다.

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6. 클래스 변수와 인스턴스 변수

클래스 변수는 해당 클래스의 모든 인스턴스에서 공유되는 변수이고, 인스턴스 변수는 각 인스턴스마다 독립적으로 존재하는 변수입니다.

class Circle:
    """원을 나타내는 클래스"""
    pi = 3.14  # 클래스 변수

    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius  # 인스턴스 변수

    def calculate_area(self):
        return self.pi * (self.radius ** 2)
위의 예시에서 pi는 클래스 변수이며, radius는 각 인스턴스마다 다르게 설정되는 인스턴스 변수입니다.

7. 클래스 메서드와 정적 메서드

클래스 메서드는 클래스 자체에 관련된 작업을 수행하며, 정적 메서드는 클래스나 인스턴스와 무관하게 독립적인 작업을 수행합니다.

class MathOperations:
    """수학 연산을 수행하는 클래스"""
    @classmethod
    def add(cls, x, y):
        print(f"{x} + {y} = {x + y}")

    @staticmethod
    def multiply(x, y):
        print(f"{x} * {y} = {x * y}")
add 메서드는 클래스 메서드로 클래스 변수에 접근할 수 있습니다. multiply 메서드는 정적 메서드로 클래스 변수에 접근하지 않습니다.

8. 프로퍼티와 데코레이터

프로퍼티(property)는 클래스의 속성을 간접적으로 다룰 수 있게 해주는 기능입니다. 데코레이터를 사용하여 프로퍼티를 정의할 수 있습니다.

class Temperature:
    """온도를 나타내는 클래스"""
    def __init__(self, celsius):
        self._celsius = celsius

    @property
    def fahrenheit(self):
        return (self._celsius * 9/5) + 32

    @fahrenheit.setter
    def fahrenheit(self, value):
        self._celsius = (value - 32) * 5/9
위의 예시에서 fahrenheit 프로퍼티는 읽기 전용이며, @fahrenheit.setter를 사용하여 읽기와 쓰기가 모두 가능하도록 설정할 수 있습니다.

9. 추상 클래스와 인터페이스

추상 클래스는 인스턴스를 생성할 수 없는 클래스이며, 메서드의 시그니처만을 정의한 클래스입니다. 추상 클래스를 이용하여 인터페이스를 구현할 수 있습니다.

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    """도형을 나타내는 추상 클래스"""
    @abstractmethod
    def calculate_area(self):
        pass

class Circle(Shape):
    """원을 나타내는 클래스, Shape 클래스를 상속받음"""
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    def calculate_area(self):
        return 3.14 * (self.radius ** 2)
Shape 클래스는 추상 클래스로, 인스턴스를 직접 생성할 수 없고 calculate_area 메서드를 반드시 구현해야 합니다.

마무리

파이썬 클래스는 객체 지향 프로그래밍의 핵심이자, 코드의 모듈화와 재사용성을 높이는 강력한 도구입니다. 이 글에서는 클래스의 기본부터 고급 개념까지 다뤄보았습니다. 객체 지향 프로그래밍을 통해 코드를 구조화하고 유지보수성을 높일 수 있습니다. 클래스와 객체를 다양하게 활용하여 효과적인 프로그래밍을 경험해보세요.