[Python] Abstract Classes(추상클래스)의 객체 생성은 가능한가?

728x90

Python: Abstract Classes(추상클래스)의 객체 생성은 가능한가?

 

- 클래스는 인스턴스의 템플레이트: 일반 클래스는 객체 생성 가능 

- 추상 클래스 (ABC)는 클래스의 템플레이트: 추상 클래스는 객체를 바로 만들 수 없다.  

 

 

 

도입 

객체지향 언어의 핵심은 클래스이다. 클래스를 잘 다룬다면 전역 변수 사용을 없앨 수 있을 뿐 아니라 코딩의 효율을 높일 수 있다. 이점이 많은 만큼 클래스는 공부해야 할 특징이 많다. 그중 핵심적인 것이 상속(inheritance)이라는 것이다. 이것은 이름에서도 알 수 있듯이 클래스의 속성 및 함수들을 다른 클래스에게 사용할 수 있도록 물려주는 것이다. 이것은 다른 포스팅에서 자세히 다루도록 하겠다.

 

이와 더불어 추상클래스라는 종류가 있다. 클래스인데 추상적이다...라는 말은 이렇게 정의된다. 추상 클래스는 하나 이상의 추상 메서드를  가지며 자식 클래스에게 그 매서드의 사용을 강제하도록 설계된 클래스이다. 추상 클래스는 일반 클래스와 달리 스스로 객체(instance)를 만들 수 없다. 이것은 클래스의 본래 작동 방식과 다르다.

즉, 일반적인 클래스를 특정한 객체를 찍어 낼 수 있는 주조(template)라고 한다면, 그것으로 만들어 낸 객체는 클래스에서 포함하는 기능(매서드)을 수행할 수 있어야 한다.

 

예를 들어, '사람' 이라는 클래스로 '홍길동'이라는 객체를 만들어 냈으면, '사람'이 하는 기능, 말하기, 걷기, 먹기, 등등의 행동을 할 수 있어야 한다는 것이다. 이런 행동들이 매서드이다. 즉, 홍길동 = 사람() 으로 찍어 냈으면, 홍길동.걷다(), 홍길동.먹다() 이런 식으로 매서드를 실행할 수 있어야 한다. 이런 매서드들은 모두 사람 클래스에 정의된 대로 실행되는 실제 함수이다. 

 

추상 클래스로 다시 돌아오면, 앞서 얘기 했듯이 이것은 객체를 만들 수 없다. 그럼 여기서 할 수 있는 질문이 객체를 만들 수 없다면 매서드를 어떻게 실행 할 수 있는가이다. 먼저 답 부터 말하자면, 추상 클래스를  일반 클래스에게 상속함으로써 객체를 생성할 수 있다. 이 포스팅에서는 이것이 어떻게 구현되는지 살펴보고, 추상 클래스에 대한 이해의 폭을 넓히도록 하겠다. 

---

추상 클래스는 객체화 할 수 있는가? 

파이썬 추상 클래스는 추상 매서드 (method)를 갖고 있는 클래스를 일컫는다. 도입부에서 언급했듯이 추상 클래스는 스스로 객체를 만들 수 없다. 그러므로 자기의 매서드도 실행 할 수 없다.

 

예를 들어 다음과 같이 추상 클래스를 선언했다고 하자. 6번째 줄에서 객체를 생성하려고 하면 에러를 낸다. 

class AbstractClass:

    def do_something(self):
        pass

a = AbstractClass() # 이렇게 객체는 만들 수 없다                                              

# 따라서 아래처럼 매서드도 실행할 수 없다. 
a.do_something()  

 

사실 위의 예제는 실제 추상 클래스의 구현 방식은 아닌 설명을 위한 illustration정도라고 보면 된다. 

---

추상 클래스 구현을 위한 모듈 로드 

자 그럼 이제 파이썬의 실제 추상 클래스를 만들어 실행해 보도록 하자. 우선 알아둘 것은 추상 클래스는 일반 클래스처럼 프로그래머 임의로 만들 수 있는 클래스가 아니라는 것이다. 파이썬에서 제공하는 모듈을 사용해서만 정의할 수 있다. 그것은 Abtract Base Classes(ABC)라는 모듈을 통해 추상 클래스를 정의한다. 아래 예제는 파이썬에서 실제로 추상 클래스를 정의하는 코드이다. 

from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractClassExample(ABC):
     
    def __init__(self, value):
        self.value = value
        # 생성자에 ABC의 __init__() 메서드를 오버라이드 한다.   
        super().__init__()
    
    # 추상 메서드를 지정하는 데코레이터 (decorator)
   @abstractmethod 
    def do_something(self):
        pass

 

위 코드에서 ABC와 abstractmethod라는 모듈을 읽었다. 이것이 부모 클래스가 되어 추상 클래스를 포함하는 AbstractClassExample 클래스에 상속된다. 세번째 줄에서 ABC를 상속 받은 것을 볼 수 있다.

---

라인 by 라인으로 의미를 보도록 해보자.

 

- line 5 : 자식(derived) 클래스의 생성자를 호출 한다. 호출시 value라는 값을 받는다. 

- line 6:  입력 받은 value를 자식 클래스의 속성으로 선언한다.

- line 8: 상속받은 ABC 클래스의 생성자를 superimposing 해준다. 이때, 상속받는 클래스는 하나이기 때문에 super()에 클래스의 이름을 생략할 수 있다. 

- line 11-13: do_something()이란 매서드에 @abstractmethod로 포장함으로써 추상 매서드로 정의한다. 

 

---

여기에서 질문은 저 추상 매서드를 어떻게 실행할 것인가이다. 앞에서 추상 클래스로 직접 객체 생성은 할 수 없지만 다른 클래스로 상속함으로서 가능하다고 하였다. 추상 클래스는 주로 상속되는 부모 클래스로 사용된다. 따라서 아래와 같이 AbstractClassExample을 상속받는 DoAdd42라는 클래스를 만들고, x라는 객체를 생성해보자.

class DoAdd42(AbstractClassExample):
    pass

x = DoAdd42(4)

 

이것은 다음과 같이 추상 매서드를 갖는 클래스를 객체화할 수 없다는 에러를 낸다.

 

 

이것을 해결하기 위해서는 DoAdd42 클래스에 추상 매서드를 overriding 하는 매서드를 만들어여한다. 어떻게 하는지 아래에서 보도록 하자.

---

Overriding (덮어쓰기)를 통한 추상 매서드의 실행 

 

추상 클래스를 상속받는 일반 클래스를 만든다. 그리고 그 클래스에 실행하고자 하는 추상 매서드와 같은 이름의 메서드를 만든다. 이것을 overiding (덮어쓰기)이라고 한다. 이렇게 만들어진 일반 클래스를 객체화하고 그 안의 매서드를 실행하는데에는 아무런 문제가 없다. 

 

아래 예제는 두 일반 클래스 (DoAdd42, DoMul42)를 통해 결과를 확인한 것이다. DoAdd42는 입력 받은 값에 42를 더하는 매서드이고 DoMul42는 42를 곱하는 기능을 한다. 

class DoAdd42(AbstractClassExample):

    def do_something(self):  # <---------- overridden method 
        return self.value + 42
    
class DoMul42(AbstractClassExample):
       
    def do_something(self):  # <---------- overridden method  
        return self.value * 42
    
x = DoAdd42(10)
y = DoMul42(10)

print(x.do_something())      # 52 
print(y.do_something())      # 420

 

 

그럼 추상 매서드는 자기가 속해있는 추상 클래스에서 실행할 순 없는 것인가? 라는 질문을 할 수 있다. 그렇지 않다. 다만 추상 클래스의 직접적인 객체를 통한 실행이 안될 뿐이다. 추상클래스를 상속받은 일반클래스를 통해 추상매서드를 실행할 수 있다. 여기에서도 추상 매서드 를 오버라이딩 해주는 것을 주목한다. 아래 예제에서 확인해보자 

	
from abc import ABC, abstractmethod

class AbstractClassExample(ABC):
    
    @abstractmethod
    def do_something(self):
        print("Some implementation!")
        
class AnotherSubclass(AbstractClassExample):

    def do_something(self):
        super().do_something()
        print("The enrichment from AnotherSubclass")
        
x = AnotherSubclass()
x.do_something()


'''
    (결과)

    Some implementation!
    The enrichment from AnotherSubclass
'''

 

위의 12번째 줄에서 overridden된 do_someting()매서드 안에 super()를 이용해 AbstractClassExample내의 추상 매서드를 중첩시켜 주었다. 그러므로 부모 클래스의 추상 매서드를 실행할 수 있다. 

 

 

(최종 업데이트 2020.09.08)