[파이썬] 객체 지향 프로그래밍 기초 내용 정리 및 요약

객체 지향 프로그래밍 공부를 하면서 띄엄띄엄 공부를 하다 보니 각각의 내용이 머릿속에 흩어져 있어 정리를 해보고자 한다. 지금까지 내가 배운 내용은 기초적인 내용이므로 추후 공부하게 될 내용은 공부 후에 다시 정리해서 업로드 해보겠다. 

 

※ 주의점은 내가 들은 강의, 블로그 자료 등을 모아 내가 이해하기 쉽게 나의 생각을 작성한 내용이므로 작성한 내용 중 틀린 내용이 있을 수 있다는 것이다. 

 

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파이썬 객체 지향 프로그래밍 기초 내용 정리의 시작은 아래의 문장으로 시작해보려 한다. 

 

파이썬은 순수 객체 지향 프로그래밍 언어이다.

 

이 문장의 의미를 이해하기 위해 가장 먼저 알아야 할 것은 객체 지향 프로그래밍이란 무엇인가이며, 그 안에서 또 객체란 무엇인지를 알아야 한다. 그럼 본격적으로 이에 대해 이해를 시작해 보자. 

 

🔎 객체(object)란 무엇인가?

프로그래밍 세계에서 객체(object)란 속성과 행동(기능)을 가진 어떠한 존재이다. 처음 이렇게만 쓰여진 문장을 봤을 때는 이해가 되지 않는다. 그러나 예를 들면 이해가 쉬워진다.  모니터가 있다고 치자. 모니터는 객체이다. 왜냐하면 모니터는 속성과 행동을 가지고 있기 때문이다. 그럼 모니터는 어떠한 속성과 행동을 가지고 있을까? 모니터의 속성은 모델명, 화면의 크기, 색상, 액정의 종류 등이 있다. 즉, 속성은 어떠한 객체가 가지는 데이터라고 생각하면 쉽다. 그렇다면 모니터의 행동은 무엇인가? 모니터의 행동은 화면을 출력하는 것이다. 이렇게 모니터는 속성과 행동을 가진 하나의 객체가 된다. 또 다른 예를 들어보자. 이번 예시는 바로 '나'이다. 나의 속성은 무엇일까? 이름이 될 수 있고, 성별, 나이, 키, 몸무게 등 여러 가지의 것들이 속성이 될 수 있다. 그럼 행동은 무엇일까? 걷다. 뛰다. 눈을 깜빡이다. 뭐 이런 것들이 될 수 있다. 따라서 '나'라는 존재도 하나의 객체이다.  

 

여기서 정리해보자. 객체(object)란 무엇인가?

 객체(object)란 속성과 행동을 가진 존재로 속성과 행동을 정의할 수 있는 모든 존재는 객체가 된다. 

 

위에서 객체란 무엇인지 알아보았다. 이제는 객체 지향 프로그래밍이란 무엇인지 알아볼 차례이다. 

 

🔎 객체 지향 프로그래밍(object-oriented programming, OOP)이란 무엇인가?

객체 지향 프로그래밍은 말 그대로 객체를 지향하는 프로그래밍, 객체를 활용한 프로그래밍이란 뜻이다. 정확하게는 하나의 프로그램을 다수의 객체로 구성하고, 여러 객체들 간의 상호작용을 통해 프로그램을 만드는 방식이다. 이 내용 또한 예를 들면 이해가 쉬워진다. 위에서 객체의 정의를 설명할 때 모니터는 하나의 객체라고 했다. 모니터는 하나의 객체이고, 프린터도 출력을 하는 기능과 모델명이라든가 색상 등의 속성을 가진 하나의 객체이다. 키보드 또한 하나의 객체이고, 마우스, 컴퓨터 본체 또한 객체이다. 이렇게 컴퓨터는 여러 개의 객체들이 모여 상호작용을 하며 작동한다. 어떻게 상호작용하냐고? 내가 키보드라는 객체를 이용해 글자를 작성한다. 그러면 모니터는 키보드에서 작성한 내용을 눈으로 볼 수 있게 화면에 출력을 하고, 프린터는 더 나아가 종이 위에 인쇄를 한다. 또한, 키보드로 작성한 내용은 컴퓨터에 저장을 하여 나중에도 내용을 불러오거나 수정할 수 있다(본체의 기능). 이렇게 여러 개의 객체들이 상호작용하면서 하나의 컴퓨터가 정상적으로 동작한다. 이런 식으로 다양한 객체들의 속성(데이터)와 행동(기능)이 서로 상호작용하며 작동하도록 프로그램을 만드는 것이 객체 지향 프로그래밍이다. 

 

객체 지향 프로그래밍(object-oriented programming, OOP)이란, 하나의 프로그램을 기능과 속성을 가진 다수의 객체로 구성하여 이들 간의 상호작용을 통해 만드는 방식

 

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지금까지는 객체와 객체 지향 프로그래밍의 의미에 대해서 이야기해보았다. 그럼 다시 다음의 문장을 상기해 보자. "파이썬은 순수 객체 지향 프로그래밍 언어이다" 즉, 파이썬은 객체 지향 프로그래밍을 하는 언어로 객체를 구성하고 객체들이 서로 상호작용하여 프로그램을 작동할 수 있게 코드를 작성해야 한다. 

 

그렇다면 본격적으로 파이썬에서 객체 지향 프로그래밍을 어떤식으로 하는지 알아보자. 이를 이해하기 위해서는 아래 용어에 대한 정리가 필요하다.

 

클래스, 인스턴스, 속성, 메소드

 

왜 위의 용어를 알아야 하냐? 파이썬은 위의 4가지를 기초로 프로그래밍을 하기 때문이다. 조금 어렵게 말하면, 객체를 조작하고, 정의하는 데 사용되는 기본적인 개념들이 바로 클래스, 인스턴스, 속성, 메소드이다. 결국 객체 지향 프로그래밍은 객체를 만들고 서로 상호작용하도록 만들어야 하므로 객체를 조작하고, 정의하는 게 기본적인 단계이다. 따라서 위의 4가지 개념을 잘 알아야 객체 지향 프로그래밍을 할 수 있다. 물론, 다른 요소도 있을 순 있지만 내가 배운 단계는 여기까지이므로 위의 4가지만 정리를 해본다. 그럼 지금부터 클래스, 인스턴스, 메소드, 변수가 무엇인지 그리고 파이썬에서 어떠한 문법으로 작성되는지 하나하나 알아보자. 

 

본격적인 내용에 들어가기에 앞서 각 개념들에 대해 간략하게 정리해 보았다. 

 

● 클래스(class) : 객체를 만들기 위해 사용되는 틀
● 인스턴스(instance) : 클래스를 이용하여 만든 객체
● 속성(attributes) : 객체가 가지는 데이터 
● 메소드(method) : 객체가 가지는 행동

 

📖 클래스(class)

클래스는 객체를 만들기 위해 사용되는 틀(templete or blueprint)이다. 아까 객체에는 속성과 행동이 있어야 한다고 했다. 따라서 클래스에서는 객체를 만들기 위해 필요한 속성과 행동을 정의한다.  

 

파이썬에서 클래스를 생성하기 위해서는 아래와 같은 문법을 사용한다.

class 클래스 이름:
    변수 정의           #속성
    함수 정의           #행동(메소드)

단, 클래스 이름의 맨 첫 글자는 항상 대문자

 

'class'라는 키워드를 쓰고, 그다음에 클래스의 이름을 적고 그 옆에 콜론(:)을 붙이는 것이다. 그리고 그 아래에 객체를 만들기 위해 필요한 속성과 행동을 정의한다. 아래에서 자세히 다룰 테지만 이해를 위해 미리 설명하자면 속성은 변수의 형태로, 행동(method)은 함수의 형태로 정의한다. 

 

실제 작성된 코드를 살펴보자. 

출처 : chatGPT

 

위의 코드에서 Person이라는 이름의 클래스를 선언했다. Person 클래스 안에는 name과 age라는 2개의 속성을 정의한 변수가 있고, say_hello라는 행동(메소드)가 있다. 앞으로 행동은 메소드(method)라고 칭하겠다. 

 

📖 인스턴스(instance)

두 번째, 인스턴스는 위에서 설명한 클래스를 통해 만든 각각의 객체(object)를 말한다. 이 문장만으로는 이해가 안 갈 수도 있는데 실제 코드를 보면서 자세히 설명하도록 하겠다. 

 

▼▼▼ 클래스 선언 ▼▼▼

출처 : chatGPT

 

▼▼▼ 인스턴스 생성 ▼▼▼

출처 : chatGPT

 

클래스를 설명할 때 본 코드이다. 클래스란 객체를 만드는 하나의 틀이라고 했다. 즉, 클래스를 이용하면 객체를 만들 수 있다는 것이다. 이때 생성된 객체를 인스턴스(instance)라고 부른다. 

 

두 번째 사진인 인스턴스 생성 코드를 보자. 'p'라는 인스턴스는 'Person'이라는 클래스를 통해 만든 것이고, 'p'라는 인스턴스에는 name이 john이고, age가 30인 속성과 say_hello라는 메소드를 가진다. 

 

인스턴스 생성 문법은 아래와 같다.

인스턴스 이름 = 클래스 이름(파라미터1, 파라미터2)

 

📖 속성(attribute)

세 번째는 속성이다. 속성은 위에서 객체를 설명할 때 많이 언급을 했는데 파이썬에서는 어떤 식으로 작동하는지 살펴보자. 

 

출처 : chatGPT

 

아까 본 Person이라는 클래스를 선언한 코드이다. class 아래의 줄을 보면 def __init__ 줄이 있고, 그 아래에 self.name = name, self.age = age가 있다. 여기서 바로 name과 age가 속성에 해당한다. 이름과 나이. 즉, 객체가 가지는 데이터를 의미한다. 즉, 파이썬에서 속성은 클래스 안에서 변수의 형태로 정의된다. 위의 코드에서는 name이라는 변수와 age라는 변수로 속성을 정의했다. 

 

출처 : chatGPT

 

그리고 생성된 인스턴스들은 속성의 값들을 갖는다. p라는 인스턴스는 name이라는 변수의 형태로 정의된 속성에 대하여 "John"이라는 값을 가지고, age라는 변수의 형태로 정의된 속성에 대하여 30이라는 값을 가진다. 

 

📖 메소드(method)

마지막으로 메소드이다. 메소드는 객체의 행동을 의미한다. 메소드 또한 속성과 같이 클래스 안에서 정의되며 속성이 변수라는 형태로 정의되는 반면, 메소드는 함수의 형태로 작성된다. 

 

출처 : chatGPT

 

위의 코드에서 메소드는 say_hello(self)라고 정의된 함수를 의미한다. 

 

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이렇게 클래스, 인스턴스, 속성, 메소드에 대하여 간단하게 알아보았다. 이제 알아야 할 것은 클래스를 구성하는 속성과 메소드를 어떻게 작성하고, 어떻게 불러올 것이냐에 대한 것이다. 

 

다시 클래스를 선언하는 것부터 시작하자. 

 

class 클래스 이름:
    변수 정의           #속성
    함수 정의           #행동(메소드)

 

출처 : chatGPT

 

Person이라는 클래스를 선언하고, 그 안에 속성과 메소드를 정의한다. 이 때 속성은 변수의 형태로, 메소드는 함수의 형태로 작성한다. Person 클래스는 name과 age라는 속성을 가지고 있고, say_hello라는 메소드를 가지고 있다. 

 

출처 : chatGPT

 

p라는 인스턴스를 생성했다. 그러면 p 인스턴스는 Person클래스를 통해 name = "John"이고 age = 30인 객체가 된다. 

그런데 만약 내가 q라는 또 다른 인스턴스를 생성했다. q 인스턴스는 name = "ally"이고 age = 15인 속성값을 가진다. 이렇게 인스턴스는 우리가 원하는 만큼 생성할 수 있고, 이들은 모두 각각의 속성에 대한 고유의 값을 가진다. name과 age라는 공통의 속성이지만 그에 해당하는 값(value)은 인스턴스마다 다르다는 뜻이다. 파이썬에서는 이러한 name과 age와 같이 인스턴스가 고유의 값을 가지는 속성을 나타내는 변수를 인스턴스 변수라고 말한다.

 

인스턴스 변수

인스턴스가 고유의 값을 가지는 속성

 

인스턴스 변수를 정의하고 불러오는 방법은 아래와 같다. 

인스턴스 변수 정의하기
인스턴스 이름.인스턴스 변수 이름 = "인스턴스 변수에 넣을 값"

인스턴스 변수 사용하기
인스턴스 이름.인스턴스 변수 이름

 

이렇게 인스턴스 변수는 dot(.)을 사용하여 정의하거나 불러올 수 있다.

아래는 인스턴스 변수 정의 작성 코드이다. 

 

 

아래의 코드는 인스턴스 변수를 사용하기 위해 작성한 코드이다. 

 

 

위에서 인스턴스 변수란 인스턴스가 고유의 값을 가지는 속성을 나타내는 변수라고 했다. 그러면 어떤 인스턴스를 생성하더라도 같은 값을 가지는 변수 또한 있지 않을까? 예를 들면, 생성된 인스턴스의 개수와 같이 말이다. 바로 이러한 변수를 클래스 변수라고 한다. 즉, 같은 클래스의 인스턴스들이 공유하는 값을 클래스 변수라고 한다. 

 

클래스 변수

같은 클래스의 인스턴스들이 공유하는 값

 

클래스 변수는 클래스 정의 부분 아래에 지정하고 작성 문법과 사용법은 다음과 같다. 

작성 문법
클래스 변수 이름 = "클래스 변수에 넣을 값"

사용 방법
① 클래스 이름.클래스 변수 이름
② 인스턴스이름.클래스 변수 이름

 

아래는 클래스 변수 작성 코드이다. User라는 클래스 선언 아래에 count = 0이라고 클래스 변수를 정의하였다. 여기서 count는 생성된 인스턴스의 총개수이다. 그리고 인스턴스의 총개수를 구하기 위해 인스턴스가 생성될 때마다 count는 1씩 추가가 된다. 이를 __init__ 메소드 맨 아래에 작성하였다. 

 

 

위의 코드에서는 클래스 이름.클래스 변수 이름으로 클래스 변수를 사용하였는데, 클래스 변수는 인스턴스 이름.클래스 변수 이름으로도 사용할 수 있다. 이와 관련해서는 아래 첨부된 관련 링크의 클래스 변수 부분을 참고하길 바란다. 

 

인스턴스 메소드

 

이제 인스턴스와 클래스 변수를 작성하고 사용할 수 있으니 메소드를 작성하고 사용해 보자. 메소드는 방금 함수의 형태로 작성한다고 언급했다. 클래스 아래에 def 를 사용하여 함수의 형태로 저장하면 된다. 

 

메소드 작성 문법
def 메소드 이름(self, 파라미터1, 파라미터2, ... ) :
    명령문
＃ 인스턴스 메소드의 첫번째 파라미터는 self로 작성하는 것이 규칙 → 첫번째 파라미터로 인스턴스 자신을 넣는다는 의미

메소드 사용 방법
① 인스턴스 이름.메소드 이름()
② 클래스 이름.메소드 이름(인스턴스 이름)
# 인스턴스 이름으로 호출하는 메소드(①방법) 사용시 첫번째 파라미터는 생략
why? 메소드 작성시 첫 번째 파라미터 self는 인스턴스 자신을 의미. 메소드 사용시 인스턴스 이름으로 호출 할 경우, 인스턴스 이름이 자동으로 메소드의 첫번째 파라미터로 넘어가기 때문. () 안에 파라미터로 인스턴스 자신을 넣을 경우 오히려 에러 발생
클래스 이름으로 호출하는 메소드(②방법) 사용 시에는 파라미터로 인스턴스 이름을 넣어줘야 함

 

아래는 say_hello(self)라는 메소드를 작성한 코드

 

출처 : chatGPT

 

아래와 같이 say_hello 메소드를 호출하게 되면 주석처리된 부분이 콘솔에 출력

 

출처 : chatGPT

 

위에서 간략하게 메소드 작성법과 실행 방법에 대해 이야기했다. 사실, 지금까지 말한 메소드는 인스턴스 메소드를 의미한다. 그 말은 즉, 메소드에도 인스턴스 변수, 클래스 변수와 같이 종류가 있다는 말이다. 메소드는 크게 3가지로 분류한다. 

 

메소드의 종류
① 인스턴스 메소드 : 인스턴스 변수를 사용하거나 설정하는 메소드
② 클래스 메소드 : 클래스 변수를 사용하거나 설정하는 메소드
③ 정적 메소드 : 인스턴스 변수, 클래스 변수를 모두 사용하지 않는 메소드

 

위에서 설명한 인스턴스 메소드의 문법을 다시 한번 살펴보자. say_hello에서는 인스턴스 자신을 파라미터로 갖고, 인스턴스 변수인 name과 age를 사용한다. 이처럼 인스턴스 변수를 사용하거나 설정하는 메소드를 인스턴스 메소드라고 하고, 클래스 변수의 값을 읽거나 설정하는 메소드를 클래스 메소드라고 한다. 그럼 정적 메소드란 무엇일까? 정적 메소드란 인스턴스 변수나 클래스 변수 중 어떤 것도 사용하지 않는 메소드를 말한다. 

 

클래스 메소드

 

 

위의 코드는 count라는 클래스 변수를 정의한 것이다. count라는 클래스 변수를 사용하는 클래스 메소드를 만드는 방법은 아래와 같다. 

 

 

@classmethod
der 클래스 메소드 이름(cls):
    명령문

 

클래스 안에서 바로 함수를 정의하는 인스턴스 메소드와는 달리 클래스 메소드는 함수 정의 위에 @classmethod 키워드를 넣어줘야 한다. 또한, 인스턴스 메소드 정의시 인스턴스 자신을 파라미터로 받아 첫 번째 파라미터를 self라고 하는 것이 규칙이었던 것처럼 클래스 메소드 작성도 파라미터로 클래스를 받는다는 의미로 cls를 첫번째 파라미터로 작성한다. 

 

 

① 클래스 이름.클래스 메소드()
② 인스턴스 이름.클래스 메소드()
# 클래스 메소드 실행시 클래스 이름으로 호출하는 ①의 경우와 인스턴스 이름으로 호출하는 ②의 경우 모두 파라미터를 생략한다. 클래스 메소드의 경우 자동으로 첫번째 파라미터로 클래스를 전달하기 때문이며, ②의 경우에도 해당 인스턴스는 해당 클래스로 생성되었기 때문에 자동으로 클래스를 전달한다. 

 

정적 메소드

 

마지막으로 정적 메소드는 클래스 메소드와 같이 함수 작성 코드 위에 @staticmethod를 쓰면 된다. 클래스 메소드, 정적 메소드에 대한 자세한 내용은 아래 첨부된 관련 링크를 참고하길 바란다. 

 

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드디어 파이썬 객체 지향 프로그래밍의 기본 개념까지 알아보았다. 마지막으로 다시 처음으로 돌아가보자. 

 

 

파이썬은 순수 객체 지향 프로그래밍 언어이다. 

 

파이썬을 활용하여 객체 지향 프로그래밍을 할 수 있다는 것을 정리했다. 그렇다면 왜 파이썬을 순수 객체 지향 프로그래밍 언어라고 하는 것일까? 

 

 

타입 함수를 이용하여 정수 2와 문자열, 리스트, 딕셔너리, 튜플, 함수가 어떤 자료형인지 확인해 보았다. 

 

 

정수 2는 int 클래스에 속하고, 문자열 "string"은 str 클래스, 리스트는 list 클래스 등이라고 출력된다. 즉, 정수, 문자열, 딕셔너리, 튜플, 함수 등 파이썬에서 작성하는 모든 내용은 어떠한 클래스의 인스턴스들이다. 나는 int라는 클래스를 만든 적이 없는데 왜 이렇게 생성된 거냐 하면 파이썬을 개발한 개발자들이 개발을 하면서 자주 사용할 것 같은 클래스들을 미리 만들어 두었기 때문이다. 

 

만약 파이썬에서 코드를 작성할 때 1을 작성했다면 int 클래스로 만든 1을 나타내는 인스턴스를 생성한 것이고, 빈문자열 ""을 입력했다면, str 클래스로 만든 빈 문자열을 나타내는 인스턴스를 생성한 것이다. 함수도 마찬가지이다. 함수를 정의하는 것도 다시 function이라는 클래스의 인스턴스를 만드는 것이다. 

 

즉, 파이썬에 있는 모든 것들은 특정 클래스의 인스턴스로 생성하는 것이고 이러한 이유 때문에 파이썬을 순수 객체 지향 언어라고 하는 것이다. 

 

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지금까지 장황하게 파이썬의 순수 객체 지향 프로그래밍에 대한 기초 내용을 설명해 보았다. 자세히 설명하다 보니 반복되는 내용도 많고 설명이 부족한 부분도 있는 것 같다. 그래도 이 글을 씀으로써 스스로 객체 지향의 개념에 대해 다시 정리할 수 있었다. 이후 공부하는 내용에 대해서는 추후 포스팅하여 정리해 보도록 하겠다. 

 

관련 링크 : 

[파이썬] 객체 지향 프로그래밍 / 클래스 / 메서드