Object Oriented Programming
객체 지향 프로그래밍Object-Oriented
절차 지향과 달리 객체 지향은 ‘현실 세계에 존재하는 객체(object)를 어떻게 모델링 할 것인가?’에 대한 물음에서 출발한다.
캡슐화Encapsulation
우리는 저마다의 특성을 기준으로 객체를 분류하거나 계층을 만들 수 있다. 승민, 지현, 현수는 모두 다른 사람이지만 ‘사람’이라는 계층(클래스)에 속하고 각각은 객체로서 남들과는 다른 특성을 가지고 있다.
또한 사람은 잠을 자거나 숨을 쉬기와 같은 행동을 할 수 있다. 이처럼 객체는 고유의 특성 값과 행동 혹은 기능으로 표현할 수 있다.
현실 세계의 객체를 나타내려면 변수와 함수만 있으면 된다. 현실 세계를 모델링하거나 프로그램을 구현하는데 이처럼 변수와 함수를 가진 객체를 이용하는 프로그래밍 패러다임을 ‘객체 지향 프로그래밍’이라고 하며, 변수와 함수를 하나의 단위로 묶는 것을 ‘캡슐화’라고 한다.
위의 내용을 응용해서 사람과 사람 간에 돈을 주고받는 행위를 코드로 나타내보자.
def person_init(name, money):
obj = {'name' : name, 'money' : money }
obj['give_money'] = person[1]
obj['get_money'] = person[2]
obj['show'] = perseon[3]
return[obj]
def give_money(self, other, money): #1
self['money'] -= money
other['get_money'](other, money) #2
def get_money(self, money):
self['money'] += money
def show(self):
print('{} : {}'.format(self['name'], self['money']))
Person = person_init, give_money, get_money, show #3
if __name__ == "__main__":
# 객체 생성
g = Person[0]('greg', 5000)
j = Person[0]('john', 2000)
g['show'](g)
j['show'](j)
print('')
# 메시지 패싱
g['give_money'](g, j, 2000) #4
g['show'](g)
j['show'](j)
(base) greg : 5000
john : 2000
greg : 3000
john : 4000
#1 아래의 세 함수 중 give_money() 함수는 두 객체 간에 상호작용이 일어나 각자가 가지고 있는 데이터를 변경하고, #2의 other 객체를 통해 돈을 받는 객체가 가진 특정 함수를 호출하여 변경한다. 이처럼 서로 다른 객체가 함수 호출을 통해 상호작용하여 객체의 상태가 변하는 것을 메시지 패싱(message passing)이라고 한다. 기억해야 할 부분은 서로 다른 객체가 상호작용할 때 함수를 호출했다는 것과 함수 안에서 상대의 변수를 바꾸려면 상대가 가진 특정 함수를 호출해야 한다는 점이다.
#3는 단지 함수들을 튜플로 묶고있지만 클래스처럼 동작한다. 또한 #4에서 함수를 호출할 때 함수에 전달된 첫 인자가 호출한 객체 자신임을 인지하고 클래스를 사용해 객체를 만들어보자.
클래스Class
클래스를 정의하면 다음과 같다.
- 객체라는 메모리 공간을 할당 한 다음
- 객체 안에 묶인 변수를 초기화하고
- 함수를 호출하는 데 필요한 것 클래스는 객체를 생성해 내는 템플릿이고, 객체는 클래스를 이용해 만들어진 변수와 함수를 가진 메모리 공간이다.
객체와 유사한 개념으로는 인스턴스(instance)가 있다. 인스턴스는 이 객체가 어떤 클래서에서 만들어졌는지에 초점을 맞춘 용어이다.
이제 위에서 작성한 Person을 클래스를 이용해 만들어보자.class Person: #1 def __init__(self, name, money): #2 self.name = name #3 self.money = money def give_money(self, other, money): #4 self.money -= money other.get_money(money) def get_money(self, money): self.money += money def show(self): print('{} : {}'.format(self.name, self.money)) - 클래스로 묶이는 변수를 프로퍼티, 멤버 변수, 멤버라고 부르며 객체가 가지는 멤버를 인스턴스 멤버라고 부른다. 클래스에 묶이는 함수는 멤버 함수, 메서드라고 부르며 멤버와 메서드를 합쳐 ‘속성(attribute)’이라고 부른다.
- 클래스를 선언한다. 클래스 이름은 관용적으로 대문자로 작성한다.
- __init __() 함수는 생성자(constructor)이다. 언더바 두개는 ’메직 메서드’라고 불리며, 클래스의 인스턴스 멤버가 생성될 때 실행하여 초기화하는 역할을 한다.
- self는 객체 자신을 의미하며, 생성 중인 객체에 name과 money라는 멤버를 만들고 전달받은 인자들로 할당한다. 해당 클래스를 이용해 돈을 전달하는 코드를 작성하면 다음과 같다.
if __name__=="__main__": g = Person('greg', 5000) j = Person('john', 2000) g.show() j.show() g.give_money(j, 2000) print('') g.show() j.show() print(g.give_money.__self__)
코드의 실행결과는 이전의 코드와 같다. 다만, 이전에는 함수를 호출할 때 첫 인자로 함수를 호출하는 객체를 전달했는데, 이번 코드에서는 전달하지 않았다. 인스턴스 메서드를 호출하면 객체가 자동으로 첫 번째 인자인 self로 객체 자신을 전달하기 때문이다.
위 코드에서 객체 g의 메서드를 살펴보자
>>>dir(g.give_money)#1
>>>g.givemoney.__func__#2
>>>g.givemoney.__self__#3
#1을 실행하면 객체 g의 give_money()의 메서드의 속성을 확인할 수 있다. 이 중 __func __를 확인해 보면 Person 클래스의 give_money() 함수임을, __self __를 확인해보면 Person 객체임을 알 수있다.
>>>g.givemoney.__self__ is g
True
또한 __self __가 이 메서드를 가진 객체 자신을 참조하고 있음을 확인할 수 있다.
따라서 메서드 내부에 함수와 객체의 참조를 가지고 있으므로 함수에 직접 객체의 참조를 전달 할 수 있기 때문에 객체에서 메서드를 호출할 때 self를 전달하지 않아도 된다.
class A:
c_mem = 10 #1
@classmethod
def cls_f(cls): #2
print(cls.c_mem)
def __init__(self, num):
self.i_mem = num #3
def ins_f(self):
print(self.i_mem)
#1 에서 c_mem과 같이 클래스가 가지는 멤버를 클래스 멤버라고한다. 또한 데코레이터@classmethod를 통해 cls_f() 메서드는 클래스 메서드가 된다.
클래스 멤버와 클래스 메서드는 클래스가 가지고 있으므로 객체가 없어도 클래스를 통해 접근하거나 호출할 수 있으며, 전역 변수와 전역 함수를 대체할 수 있다.
정보 은닉Information Hiding
캡슐화할 때 어떤 맴버와 메서드는 공개하여 유저가 사용할 수 있도록 하고, 어떤 것들은 숨겨서 유저가 접근할 수 없도록 할 것인지 정해야 하는데 이런 개념을 정보 은닉이라고 한다. 객체 지향 프로그래밍에서 잘된 정보 은닉은 필요한 메서드만 공개하고 나머지는 모두 숨기는 것이다.
파이썬은 기본적으로 정보 은닉을 지원하지 않기에 완벽한 정보 은닉은 불가능하다. 다만 유저의 실수를 막을 수 있는 두 가지 방법이 있다.
- 숨기려는 멤버 앞에 언더바 붙이기
- 프로퍼티 기법
언더바 붙이기
class Account:
def __init__(self, name, money):
self.user = name
self.__balance = money#1
def get_balance(self):
return self.__balance#2
def set_balance(self, money):
if money < 0:
return
self.__balance = money#3
if __name__ == "__main__":
my_acnt = Account('greg', 5000)
my_acnt.__balance = -3000#4
print(my_acnt.get_balance())
>>> my_acnt.__dict__
{'user': 'greg', '_Account__balance': 5000, '__balance': -3000}
balance를 모두 __balance로 바꾸었다. 다만 실행 예와 같이 my_acnt의 멤버가 예상과는 다르다. 정보 은닉이 올바르게 되었다면 __balance가 보이지 않아야 하고, 멤버로 만든 적 없는 _Account__balance가 추가되어있다.
클래스 안에서 멤버 앞에 언더바를 두 개 붙이면 이 멤버는 객체가 만들어 질 때 ‘_클래스 이름’이 멤버 앞에 붙게된다. 다만 이렇게 변경된 멤버는 __dict__를 사용해 유저 또한 알고 수정할 수 있다. ‘__balance’ 멤버는 기존의 멤버 이름이 바뀌었기에 새로운 멤버 하나를 더 갖게 된것이다.
프로퍼티 기법
class Account:
def __init__(self, name, money):
self.user = name
#인스턴스 멤버 선언이 아닌 #3의 setter 메서드 호출
self.balance = money#1
@property
def balance(self):#2
return self._balance
@balance.setter
def balance(self, money):#3
if money < 0:
return
#실제 인스턴스 멤버 선언이 일어나는 부분
self._balance = money
if __name__ == "__main__":
my_acnt = Account('greg', 5000)
my_acnt.balance = -3000#4
print(my_acnt.balance)#5
#2에서 데코레이터 @property를 함수 정의에 붙였다. 따라서 balance() 메서드는 getter함수가 되어 함수 안의 코드를 실행하고 연산된 값을 반환한다. #3에 이름이 같지만 @balance.setter가 붙어있는 함수는 setter 함수의 역할을 하는데, 객체의 속성 값을 간접적으로 설정하고, 설정 시에 추가적인 검증이나 제약을 적용할 수 있다. 정리하자면 다음과 같다.
- @property : getter 메서드를 정의하기 위해 사용하며, 속성을 읽을때 이 메서드가 호출된다.
- @멤버이름.setter : setter 메서드를 정의할 때 사용되며, 속성에 값을 설정할 때 이 메서드가 호출된다. 하지만 이 방법도 원천적으로 유저가 접근하는 것을 막을수는 없다.
>>> my_acnt.__dict__
{'user': 'greg', '_balance' : 5000}
>>> my_acnt._balance = -3000
>>> my_acnt.balance
-3000
__dict __를 통해 멤버를 확인 할 수 있고, _balance 멤버로 접근해 값을 음수로 변경하면 setter 함수를 통해 변경하는 것이 아니므로 값이 음수로 바뀐다.
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