クラスのポイントまとめ【Python】

Python でクラスを使ったサンプルコードをまとめておきます。
加えて、関数に対し、クラスを作るメリットについてポイントをまとめておくことにします。

環境： Python 3.x

背景

Python でプログラミングを覚えるとき、最初は def で関数を作ると思います。
慣れてくると、クラスでメソッドを作るようにもなると思います。
そこで、class を使うときの基礎的な部分について、サンプルコードでまとめておきます。
理屈はどうあれ、何をするにも、まずは動かしてみるのがもっとも手っ取り早いと思います。

サンプルコード

“readwrite1.py”

# -*- coding: utf-8 -*-
class Rw1: 
    def __init__( self ): 
        self.path0 = "" 
    def set_path1( self, path1 ): 
        self.path0 = path1 
    def read1( self, file0 ): 
        file1 = self.path0 + file0 
        with open( file1, 'r', encoding='utf-8' ) as f1: 
            str1 = f1.read()
        return str1 
    def write1( self, file0, str1 ): 
        file1 = self.path0 + file0 
        with open( file1, 'w' ) as f1: 
            f1.write( str1 ) 
        return 0

“test1.py”

# -*- coding: utf-8 -*-
from readwrite1 import Rw1
rw1 = Rw1() 
rw1.set_path1( "C:/user/test/" ) 
file1 = "text1.txt" 
str1 = rw1.read1( file1 ) 
print( str1 ) 
print( rw1.path0 ) 
file2 = "text2.txt" 
rw1.write1( file2, str1 )

“text1.txt”

abc
def

使い方

スクリプトに記載したパス “C:/user/test/” を参考に、PC にフォルダ “test” を作ってください。
パスを変えたい場合は、”C:/user/test/” の部分を修正してください。
その中に、”readwrite1.py”, “test1.py”, “text1.txt” の３つのファイルを作成し、上記を貼りつけて保存してください。
コマンドプロンプトで、python test1.py として実行すると、text1.txt の内容を読みだして表示し、text2.txt として保存します。
まずは動くか確認し、動いたら、好きなように修正をしてください。

たとえば、rw1.set_path( ) で、ファイルの読み書きをするパスを設定していますが、class の __init__ のところに移してデフォルトとなるパスを設定してしまえば、この行は不要となりますので、スクリプトがより簡単になりますね。

スクリプトの動き

クラスを呼び出して rw1 を作り、最初にテキストが入っているパスを設定します。
ファイル名を指定すると、フルパスを都度気にすることなく、テキストファイルの読み書きが自由にできるようになります。

class を使うと何がよいのか

関数のみでプログラミングするとどうなるか

class を使わずに def の関数のみで平易に記載すると、以前に作成した下記のサンプルのようになります。
テキストファイルを入出力する【Python】

しかしこの場合、読み書きを行うパス自体は、それぞれ def 関数の実行後、忘れてしまいます。メモリ上からは消されてしまいます。
したがって、関数を使うたびにフルパスを指定する必要があります。
def 関数にパスの文字列を渡して、次回もこのパスは使うので、設定したパスをしばらく覚えておきたい、といったことができないわけです。

def 関数の中にパスを埋め込んでも、パスを変更するたびに読み書きの２つの関数を修正する必要が生じるため、煩雑です。
グローバル変数を使おうとすると、たとえば、読み書き用の作業フォルダを３つ設定して使い分けることにし、同時に読み書きしたい、となったとき、処理が複雑化してしまいます。

結局、def 関数のみしか使わないとすると、覚えておきたいパラメータ（動的に変わるかもしれないが維持しておきたい変数）は、スクリプト本体側（test1.py）で維持しておく必要が生じます。
そして、スクリプト本体側で、パス（path1, path2, …）を使った別の処理（本来、作りたかった処理）を加えていくと、処理が混ざって複雑度が増すので、バグの要因となります。

クラスを使うとどうなるか

そこで、例えば、ファイルの読み書きのような共通性のある処理については、クラスを作ることにします。
２つの関数に加え、パスを保持する文字列も、一つのクラスにまとめてしまいます。
すると、作成したインスタンス rw1 のみを気にするだけで、処理をメインのスクリプトからは完全に分離できます。
「インスタンスを作る」というのは、不揮発性のメモリ（RAM）上に専用の領域を確保する、と理解するとよく理解できると思います。

作成したインスタンス rw1 に積極的にアクセスしない限り、rw1 の内部のパラメータが変わることはない。
かつ、スクリプト本体側で path1, path2 をいくら使っても、また書き換えても、読み書きの処理 rw1 に影響することはない、ということになります。
バグが入り込む余地がなくなり（過去に作った読み書きの処理を忘れることができ）、本来作りたいプログラミングに集中できることになります。

まとめ

def 関数をいくつか作ってきたけれども、関数が増えてきてだんだんわからなくなってきた。パラメータも増えてきたけれども、共通化してまとめてしまいたい、となった場合、class を作ってまとめてしまえばよい、ということになります。

class を定義し、関係しそうな関数とパラメータをひとくくりにまとめてしまいます。
すると、他のスクリプトから完全に分離でき（読み書きのような定型処理は完全に忘れることができ／分離度を上げることができ）、本来のプログラミングだけに集中できる、バグが生じる要因をなくせる、という点で、メリットがあるといえます。