1. OOP란?

• OOP : Object Oriented Programming 의 약자로, `객체 지향 프로그래밍’ 이라 한다.
• Object(객체) : 소프트웨어로 구현할 대상
• OOP의 특징: Encapsulation(캡슐화) 로 ‘attribute’ 와 ‘method’를 하나로 묶어서 객체로 구성하는 것
• ‘OOP’의 이점
  • Encapsulation(캡슐화)를 통해서 내부 정보를 외부로부터 보호하면서, 주변에 악영향 (side effect)을 최소화할 수 있다. 이를 Infomation hiding(정보 은폐)이라 한다.
  • class를 통해 만들기 때문에 코드의 재사용성이 용이하다. => 경제적
    • 코드의 개선, 수정이 용이하다.
    • 버그가 발생했을 때 유지보수 또한 용이하다.
• 하지만, ‘OOP’가 항상 빠르진 않다. 경우에 따라서는 객체 지향보다 절차 지향이 더 빠른 퍼포먼스를 가질 수 있으므로, 객체 지향과 절차 지향을 적절히 섞어 사용하자.
  • 절차 지향 : 위에서부터 아래로 실행하는 것

절차지향과 OOP 비교해보기 : [TIL] Python basic 24: Procedural Programming vs OOP

2. Class와 instatnce의 차이

• 눈에 보이는 ‘실체’들 중에서 ‘소프트웨어로 구현할 대상`‘을 선정한다.
  • 소프트웨어로 구현할 대상을 객체(Object)라 한다.
• 이 객체(Object) 를 class라는 틀 을 통해서 소프트웨어적으로 묘사한 것을 instance 라 한다.

2.1 Class 만들고 호출하기

• class 만들기 위한 상황

  • 애완견 용품에서 사용하는 소프트웨어를 개발한다고 가정하자.
  • 개의 종은 매우 다양해서 개의 종이 추가될 때마다 변수 입력한다면 그 양이 매우 많아지고 가독성도 떨어진다.
  • 하지만, 클래스를 이용한다면 눈에 보이는 애완견 실체를 클래스 형태로 구성해서 instance로 만들 수 있다.
  • 즉 클래스는 설계도라고 생각하면 되고, 인스턴스(instance)는 이 설계도를 토대로 만들어진 것이라 생각하자.

• class 라는 예약어를 통해 클래스를 만들기 시작한다.

  • 모든 클래스는 object를 상속받기 때문에, 선언 방법은 자유롭다.
  • __init__에 대해서
    • 파이썬에서 클래스가 초기화될 때 반드시 호출되는 함수다. 반드시 호출되는 이유는 개발자가 초기화 작업을 잊을 경우, 예상치 못한 오류가 발생할 수 있다. 예를 들어 의도한 대로라면 특정 정보를 가지고 있어야 하는데 아무런 정보를 가지고 있지 않아 오류가 발생할 수 있다. 그래서 ‘반드시’ 초기화 작업을 해야 한다.
  • 사용자가 스스로 ‘__init__’ 사용자 정의 생성자를 만들지 않아도 ‘__init__’ 이 없으면 파이썬이 알아서 클래스를 만들 때 내부적으로 실행한다.

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# Dog라는 class를 생성한다.
> class Dog():
# 또는
> class Dog(object):

>    species = "firstdog"
>
>    # 모든 class는 초기화 method 및 인스턴스 속성을 가질 수 있다.
>    # self 후에, 인스턴스에 사용할 변수 속성들을 입력한다.
>    def __init__(self, name, age):

>       # 초기화 method를 입력하고 나서, 입력한 인스턴스 속성들에 정확히 mapping 한다.
>       self.name = name
>       self.age = age

• 클래스 정보를 호출해보자.

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## class 정보 호출하기
# 클래스가 코드로 구현된 걸 확인할 수 있다.
> print(Dog)
<class '__main__.Dog'>

2.2 인스턴스화하기

‘인스턴스화’란 class를 통해 구현된 instance에 변수를 할당하는 걸 의미하는데, 인스턴스화한 변수들은 모두 다른 id값을 가진다. 즉 각 인스턴스는 고유의 것이다.

• instance는 변수에 할당하여 활용되며, 이는 메모리에 올라가서 각각의 다른 id값을 가진다. 전혀 다른 객체로 간주된다.
• 또한, 각 instance는 동일한 속성값을 가져도, 파이썬에게는 전혀 다른 객체로 간주된다.

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## 인스턴스화
# 할당될 변수 = 클래스 이름(instance 속성들)
> a = Dog("mikky", 2)
> b = Dog("baby", 3)
> c = Dog("mikky", 2)

# 모두 다른 id값을 가진다.
> print(a == c, id(a), id(b), id(c))
False 2542532857088 2542532856992 2542532856560

2.3 namespace 확인하기

namespace란 python의 해당 객체와 관련된 attribute의 name들이 저장된 공간 으로서, dictionary가 python의 naming system에 사용하기 때문에, 각 name은 key로서 중복되지 않는다.

• dir() 과 .__dict__를 통해서 namespace를 확인할 수 있는데, 그럼 이 두 가지의 차이는 무엇일까??

  	dir( )	.__dict__
  function or method	built-in function(내장함수)	magic method(special method)
  Data type	list	dictionary
  호출 내용	객체를 만든 class가 가진 attribute와 method 정보 ( key name만 )	인스턴스 객체만의 attribute와 value ( key name과 value )

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# dict로 instance의 namespace 확인하기
> print('dog1', a.__dict__)
> print('dog2', b.__dict__)

dog1 {'name': 'mikky', 'age': 2}
dog2 {'name': 'baby', 'age': 3}

# dir로 instance의 namespace 확인하기
> print('instance dir > ', dir(a))
instance dir >  ['__class__','__dict__', '__dir__', ..., 'age', 'name', 'species']

# dict로 class의 namespace 확인하기
> print('class dict > ', Dog.__dict__)
class dict >  {'__module__': '__main__', 'species': 'firstdog',
'__init__': <function Dog.__init__ at 0x0000019C2641AA60>,
'__dict__': <attribute '__dict__' of 'Dog' objects>,
'__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Dog' objects>, '__doc__': None}

# dir로 class의 namespace 확인하기
> print('class dir > ', dir(Dog))
class dir >  ['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__',..., 'species']

• namespace 를 통해서 class와 instance들이 가지고 있는 속성들을 확인할 수 있다.
• class 는 하나지만, instance를 만들 때 다른 속성 값을 입력했기 때문에, dir() 이 아닌, .__dict__를 통해서 이를 확인할 수 있다. 그래서 instance의 속성값을 확인할 때는 .__dict__ 를 사용하자.

3. Self 의 이해: class method, instance method

• class method : 클래스 변수를 인자로 받는 method
• instance method : 인스턴스 변수를 인자로 받는 method
• self : instance를 인자로 받는 매개변수

method 호출방법

• class method 1가지 방법
  • ❗️ 주의 사항: 인스턴스화한 변수를 통해서 class method 를 호출하면 error가 뜬다.
  • class로 바로 호출하는 방법 (1-1 방법)
• instance method 2가지 방법
  • 첫 번째: 인스턴스화 변수를 통해서 instance method 를 호출하는 방법 (2-1 방법)
  • 두 번째: 클래스로 접근하여 인자에 인스턴스를 넘겨주는 방법 (2-2 방법)

instance 변수를 만들지 않고 사용할 것이기 때문에, ‘__init__’ 사용자 정의 생성자를 만들지 않는다 ‘__init__’ 이 없으면 파이썬이 알아서 클래스를 만들 때 내부적으로 실행한다.

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> class SelfTest:
>   def func1():
>       print('Func1 called')
>   def func2(self):
>       print(id(self))
>       print('Func2 called')

# 변수를 인스턴스화 한다.
> f = SelfTest()

# dir로 변수 내부를 확인한다.
> print(dir(f))
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__',..., 'func1', 'func2']

인스턴스화된 f를 통해서 func1을 호출해보자. func1에는 매개변수가 없는데, 1개가 넘어갔다는 걸 알 수 있다.

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> f.func1()
TypeError: func1() takes 0 positional arguments but 1 was given

func1은 매개변수가 없는데, 왜 매개변수로 1개가 넘어간 것일까? 넘어간 매개변수는 무엇일까??

• 바로 인스턴스가 인자로 넘어간 것이다. 인스턴스에 dot operator로 class의 method에 접근하면 인스턴스가 인자로 넘어가기 때문에, 위와 같은 TypeError가 발생했다.

인스턴스 메서드 호출 방법: 2-1

2-1 방법으로 인스턴스화된 f를 통해서 func2를 호출해보자.

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> f.func2()
2799723753424
Func2 called

# f의 id 값을 호출해보자.
> print(id(f))
2799723753424

• 위 결과를 통해서 다음과 같은 이유로 self는 instance를 인자로 받는 매개변수 이며, self가 있는 method 는 instance의 method 인 걸 알 수 있다.
  • 첫 번째, func1을 호출한 방법과 동일한 방법으로 self가 매개변수로 있는 func2를 호출하니 Error가 뜨지 않았다.
  • 두 번째, f.func2() 에 의해서 출력된 id 와 id(f)의 값이 동일하다.

클래스 메서드 호출 방법: 1-1

1-1 방법으로 class method를 호출해보자.

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## class method 호출하기 (1-1 방법)
> SelfTest.func1()
Func1 called

• 위 결과를 통해서 다음과 같은 이유로 self가 없는 method 는 class method인 걸 알 수 있다.
  • func1을 인스턴스로 접근하여 호출했을 때는 TypeError가 떴었다.
  • 하지만, class로 직접 접근하여 호출하니, 정상적으로 출력된 걸 알 수 있다.

만약 class로 접근하여 func2를 호출한다면 어떻게 될까???

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> SelfTest.func2()
Typeerror: func2() missing 1 required positional argument: 'self'

func2가 요구하는 매개변수 1개를 놓쳤다는 TypeError를 확인할 수 있다.

인스턴스 메서드 호출 방법: 2-2

그러면 2-2 방법으로 매개변수 1개를 입력해보자.

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> SelfTest.func2(f)
2332370018256
Func2 called

그래서 클래스로 접근해도 instance method에 인스턴스화한 변수를 인자로 넘기니 정상적으로 작동됨을 알 수 있다.

4. class, instance variable

다른 클래스를 만들어보자.

• instance attribute를 만들어서 사용할 것이기 때문에 사용자 정의 생성자를 위해 __init__ 를 사용한다.

• 그리고 생성자와는 반대로 소멸자를 사용했다.

  • 소멸자: 객체가 소멸될 때 즉, 메모리에서 지워질 때 자동으로 호출되는 함수

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> class Warehouse():

>    # class variable
>    stock_num = 0
>
>    def __init__(self, name): # 생성자
>        # instance variable
>        # mapping
>        self.name = name
>        Warehouse.stock_num += 1
>
>    def __del__(self): # 소멸자
>        Warehouse.stock_num -= 1

# user1 instance의 name을 Lee로 한다.
> user1 = Warehouse('Lee')

# user2 instance의 name을 Cho로 한다.
> user2 = Warehouse('Cho')

4.1 class 속성, instance 속성 확인하기

namespace에는 객체의 속성들이 있는 곳임을 확인했다. 그러면 class와 instance의 각 속성들을 한층 더 들어가 확인해보자.

Class variable(클래스 변수)

• class 내부 method를 정의하기 전인 enclosing-scope에 정의한 변수
• 현재 상태로는 직접 접근이 가능하다. 접근 제어자라는 개념을 나중에 학습하면 접근 권한을 차등적으로 변수마다 부여할 수 있다.
• 클래스 변수는 공유되기 때문에, 모든 인스턴스에서 공통으로 가지고 있는 변수
• instance의 namespace에 있지 않고, class의 namespace에 존재한다.

instance variable(인스턴스 변수)

• self가 붙은 것들이 instance varible(인스턴스 변수)다.
• 직접 접근이 아닌, 인스턴스화된 변수로 접근이 가능하다.
• 객체마다 별도로 존재한다.
• namespace 라는 인스턴스만의 공간 을 별도로 갖고 있어서, namespace를 통해 인스턴스 변수를 확인한다.

클래스 변수에 접근하기

• class name으로 접근하기

• 인스턴스화된 변수를 통해서 접근하기

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  # 클래스로 직접 접근하기 > print(Warehouse.stock_num) 2 # 인스턴스화된 변수를 통해서 접근하기 > print(user1.stock_num) 2

  • 직접 접근이 가능하며, 모든 인스턴스가 공유한다는 걸 알 수 있다.

인스턴스 변수에 접근하기

• 인스턴스화된 변수를 통해서 접근하기

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> print(user1.name)
Lee

> print(user2.name)
Cho

클래스 변수와 인스턴스 변수 확인하기

class와 instance의 각 namespace에서 class 변수와 instance 변수를 확인해보자.

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# instance의 namespace에서는 공통적으로 가지고 있는 클래스 변수를 찾을 수 없다.
# instance 변수는 찾을 수 있다.
> print(user1.__dict__)
{'name': 'Lee'}

> print(user2.__dict__)
{'name': 'Cho'}

# class의 namespace에서 찾을 수 있다.
> print(Warehouse.__dict__)
{'__module__': '__main__', 'stock_num': 2,
 '__init__': <function Warehouse.__init__ at 0x000002DC6B59F8B0>,
 '__del__': <function Warehouse.__del__ at 0x000002DC6B59F940>,
 '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Warehouse' objects>, ...}

• 위 코드를 통해서 다음을 알 수 있다.

  • 클래스 변수는 인스턴스의 공통된 변수이지만, 인스턴스의 네임스페이스에서는 찾을 수 없다.
  • 클래스 변수는 클래스의 네임스페이스에서 찾을 수 있다.

• 소멸자를 사용하여 instance를 삭제하면, 클래스 변수인 stock_num이 감소한 걸 확인할 수 있다.

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  > del user1 > print('after', Warehouse.__dict__) {'__module__': '__main__', 'stock_num': 1, ...}

4.2 Python의 namespace lookup 원리

파이썬은 object의 이름을 다음 순서로 찾는다.
super class는 해당 class의 상위 class를 의미한다.
instance의 namespace -> class의 namespace -> super의 namespace

한 가지 의문

instance의 namespace에서는 class 변수가 없다.

그러면 인스턴스화한 변수를 통해서 클래스 변수가 어떻게 출력되는걸까???

이는 python이 instance의 namespace에서 찾지 못하면 class의 namespace에서 찾아 출력한다.

5. Class의 장점

마지막으로 또 다른 클래스를 만들어보면서 위 내용들을 음미해보자.

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## Dog라는 class를 만든다.
> class Dog():
>       # 클래스 변수 선언
>     species = 'Firstdog'

>       # 생성자 및 인스턴스 속성 생성 그리고 mapping
>     def __init__(self, name, age):
>         self.name = name
>         self.age = age

>       # 인스턴스 메소드
>     def info(self):
>        return '{} is {} years old'.format(self.name, self.age)

>       # 인스턴스 메소드
>       # sound는 호출 시에 입력한다.
>    def speak(self, sound):
>        return '{} says {}!'.format(self.name, sound)

## 인스턴스화 + 인스턴스 속성값 입력
> c = Dog('july', 4)
> d = Dog('Marry', 10)

## 인스턴스 메소드 호출
> print(c.info())
july is 4 years old
> print(d.info())
Marry is 10 years old

## 인스턴스 메소드 호출 + sound 매개변수 입력
> print(c.speak('wal wal'))
july says wal wal!
> print(d.speak('Mung Mung'))
Marry says Mung Mung!

• 위 예제들을 통해서 class의 장점을 다시 한 번 확인할 수 있다.

  • class 하나를 만들어놓고 찍어내듯이 사용할 수 있다.
  • instance만의 공간도 있고, 공유하는 공간이 있다.
  • 그래서 코드의 재사용성이 좋다는 것이다.

• 코드의 재사용성이 좋다는 의미는 더 구체적으로 말하자면

  • 객체지향에 입각하여 불필요한 중복을 방지한다.
  • 깔끔한 코드를 통해 프로그램 개발을 할 수 있다.
  • 생산성이 향상되고, 성능도 코드에 따라 좋아진다.

Summary

• namespace: 파이썬의 객체들과 관련된 속성들이 dictionary 형태로 저장된 공간

• dir과 __dict__의 차이점

  	dir( )	.__dict__
  function or method	built-in function(내장함수)	magic method(special method)
  Data type	list	dictionary
  호출 내용	객체가 가진 속성 name과 method 정보 ( key name만 )	객체의 속성 name과 name의 value까지 ( key name과 value )

• method의 종류: class method, instance method, static method

• 인스턴스의 namespace에는 class 변수는 존재하지 않지만, 인스턴스를 통해서 접근할 수 있다. 그 이유는 인스턴스의 namespace에서 찾지 못하면 class의 namespace에서 찾기 때문이다.

• 인스턴스화된 변수를 통해서는 클래스 메서드에 접근할 수 없다.

• 클래스 메서드에 접근하기 위해서는 클래스를 통해서 바로 접근해야 하며, 인스턴스 메서드에 접근하기 위해서는 인스턴스화된 변수를 통한 방법과 클래스로 접근하여 인자에 인스턴스를 넘겨주는 방법이 있다.

Reference

• 프로그래밍 시작하기: 파이썬 입문 (Inflearn Original)