【Python入門】クラス（class）の使い方

クラス（class）とは何か？

クラスとは、データを管理する型であり、設計図でもあります。
そのため、クラス名は抽象的な名前になりがちです。
例えば、車を管理するクラスを作りたいとします。
その場合、クラス名は、「プリウス」「ベンツ」という具体的な名前にはなりません。
クラス名は、「Car」といった抽象的な名前をつけます。
なぜならば、繰り返しにはなりますが、クラスは設計図であり抽象的なものを表すからです。

インスタンス（オブジェクト）とは何か？

クラスは設計図なので、それを実際に動かすためには、クラスを組み立てて実体化させてやる必要があります。
その作業を「インスタンス化する」と言ったり、「オブジェクトを生成する」と呼んだりします。

クラスの定義方法

クラスを定義するためには、「class」というキーワードを使います。
クラス名の先頭は、常に大文字にして下さい。
具体的には、このように定義します。

空のクラスを実装する時は、「pass」というキーワードを使います。

インスタンスの使い方

インスタンスを生成するためには、「クラス名()」という風にして、定義するだけです。
一つのクラスに対して、インスタンスは、いくつでも作成することができます。

インスタンスメソッドとインスタンス変数

クラスに「インスタンスメソッド」と「インスタンス変数」を定義する

今までは、クラスの定義方法とインスタンスの使い方について紹介しました。
ここでは、実際にクラスを使う方法を紹介します。

クラスには、インスタンスメソッドと、インスタンス変数という２つのモノを定義することができます。
インスタンスメソッドは、クラスの中に「def」というキーワードを使って定義します。
そして、インスタンスメソッドの引数には、「self」というキーワードを入れます。

インスタンス変数は、「self」というキーワードを使って定義します。
インスタンス変数は、クラスの中で共有される変数です。
「self」を付けない変数とのスコープの違いを意識すると、よりインスタンス変数の意義がわかるはずです。

この２つは、クラスからインスタンスを生成することで、使うことができるようになります。
「インスタンスメソッド」と「インスタンス変数」は、クラスのままでは使うことができません。

「__init__」というキーワードを使って、インスタンスに初期値を与える

「__init__」メソッドは、オブジェクトが生成される時に実行されるメソッドなので、インスタンス変数に初期値を設定することができます。
「__init__」メソッドのように、「オブジェクトが生成される時に実行されるメソッド」をコンストラクタと呼びます。

「__init__」メソッドを使って、先程のコードを綺麗に書いてみます。
コンストラクタを使うことで、インスタンスを生成したタイミングで、nameに値をセットできたことがわかります。

クラスメソッド

クラスには、クラスメソッドというものもあります。
クラスメソッドは、個々のインスタンスに含まれる必要がないデータを扱う時に使います。
例えば、Carクラスで言えば、車を作るメソッドは、インスタンスメソッドに含まれる必要がありません。
なぜならば、carインスタンスは、プリウスやベンツといった個々の車のデータを管理していて、「車を作る」という作業内容をcarインスタンスが持つ必要はないからです。

クラスメソッドは、メソッド名の前に「@classmethod」をつけることで定義することができます。
メソッドの引数には、「cls」を入れます。
クラスメソッドを使う場合は、インスタンス化をせずに使うことができます。

クラス変数

クラスの中には、クラス変数を定義することもできます。
クラス変数は「self」というキーワードをつけないで、クラスの直下に定義します。
先程、車を作る「create」メソッドがありましたが、車の製造台数を管理したい場合に、クラス変数を使います。
なぜならば、車の製造台数といった情報も、個々のインスタンスが持つ必要のない情報だからです。
今回は、車を2台作成した後で、3台目を作成しました。
その際にも、車の製造台数が保持されていることがわかるはずです。

クラスでデータを管理すると便利

「何で、クラスを使う必要があるのか？」「Dictionaryでもデータを管理できるのではないか？」という疑問を持つ方もいるかもしれません。
確かに、上記の規模のデータならば、Dictionaryでデータを管理することもできそうです。
ただし、Dictionaryはキーを追加したり削除をすることもできるので、脆くて壊れやすいプログラムになりがちです。
そのため、より堅牢で扱いやすいデータ型を作るために、Carクラスを作成するのが一般的です。

まとめ

この記事では、クラスとインスタンスに関することを説明しました。
クラスを理解することで、様々なコードを柔軟に書くことができるようになるはずです。

Good luck with your engineer life!

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