Python入門

はじめに

Pythonはオブジェクト指向言語であり、クラスを使うことでコードの再利用性や保守性を高められます。この記事では、Pythonのクラスの基本から、self、__init__、継承までを実践的な例とともに解説します。

クラスとは

クラスはオブジェクトの設計図です。同じ属性やメソッドを持つオブジェクトを効率的に生成できます。

クラスの定義

class Dog:
    pass

passは何もしない文です。後で中身を追加します。

インスタンスの生成

dog1 = Dog()
print(dog1)  # <__main__.Dog object at 0x...>

`init`メソッド：コンストラクタ

インスタンス生成時に自動的に呼ばれるメソッドです。初期化に使います。

class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
dog1 = Dog("ポチ", 3)
print(dog1.name)  # ポチ

`self`パラメータ

selfはインスタンス自身を指します。メソッドの第一引数として必ず書きます。

class Dog:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def bark(self):
        print(f"{self.name}がワン！")
dog1 = Dog("ポチ")
dog1.bark()  # ポチがワン！

メソッドの追加

クラスには自由にメソッドを追加できます。

class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    
    def human_age(self):
        return self.age * 7
    
    def info(self):
        print(f"名前: {self.name}, 年齢: {self.age}歳")
dog1 = Dog("ポチ", 3)
dog1.info()  # 名前: ポチ, 年齢: 3歳
print(dog1.human_age())  # 21

クラス変数とインスタンス変数

クラス変数は全インスタンスで共有、インスタンス変数は各インスタンス固有です。

class Dog:
    species = "イヌ"  # クラス変数
    
    def __init__(self, name):
        self.name = name  # インスタンス変数
dog1 = Dog("ポチ")
dog2 = Dog("タロ")
print(dog1.species)  # イヌ
print(dog2.species)  # イヌ
Dog.species = "犬"
print(dog1.species)  # 犬

継承

既存のクラスを基に新しいクラスを作れます。親クラスの機能を引き継ぎ、拡張できます。

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def speak(self):
        pass
class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return f"{self.name}がワン！"
class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return f"{self.name}がニャー！"
dog = Dog("ポチ")
cat = Cat("タマ")
print(dog.speak())  # ポチがワン！
print(cat.speak())  # タマがニャー！

`super()`で親クラスのメソッドを呼ぶ

class Dog(Animal):
    def __init__(self, name, breed):
        super().__init__(name)  # 親の__init__を呼ぶ
        self.breed = breed
    
    def speak(self):
        return f"{self.name}（{self.breed}）がワン！"
dog = Dog("ポチ", "柴犬")
print(dog.speak())  # ポチ（柴犬）がワン！

特殊メソッド

__str__や__repr__など、ダブルアンダースコアで囲まれたメソッドです。

class Dog:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def __str__(self):
        return f"Dog(name={self.name})"
    
    def __repr__(self):
        return f"Dog('{self.name}')"
dog = Dog("ポチ")
print(dog)       # Dog(name=ポチ)
print(repr(dog)) # Dog('ポチ')

カプセル化

属性を外部から直接変更できないようにする技法です。Pythonでは慣習的にアンダースコアで保護します。

class Dog:
    def __init__(self, name):
        self._name = name  # 保護属性（慣習）
    
    def get_name(self):
        return self._name
    
    def set_name(self, name):
        if name:
            self._name = name
dog = Dog("ポチ")
print(dog.get_name())  # ポチ
dog.set_name("タロ")
print(dog.get_name())  # タロ

プロパティ

@propertyデコレータを使うと、メソッドを属性のように扱えます。

class Dog:
    def __init__(self, name):
        self._name = name
    
    @property
    def name(self):
        return self._name
    
    @name.setter
    def name(self, value):
        if value:
            self._name = value
dog = Dog("ポチ")
print(dog.name)  # ポチ
dog.name = "タロ"
print(dog.name)  # タロ

まとめ

Pythonのクラスは、__init__での初期化、selfによるインスタンス操作、継承による拡張が基本です。これらの概念をマスターすれば、より大規模で保守性の高いコードが書けるようになります。ぜひ実際にコードを書いて練習してみてください。