3. 데이터와 파이썬 객체 모델

파이썬은 “모든 데이터가 객체(Object)다”라는 철학을 근간으로 설계된 언어입니다. 우리가 일상적으로 사용하는 숫자 1부터 거대한 인공지능 모델 요소까지 모두 파이썬 내부에서는 객체라는 틀 안에서 공통된 규칙(데이터 모델)의 지배를 받습니다.

이번 장에서는 이러한 객체들의 속성을 들여다보고, 파이썬이 기본적으로 제공하는 내장 자료형(Built-in Data Type)을 관통하는 원리를 파악해 보겠습니다.

3.1 클래스, 객체, 그리고 인스턴스

자료형의 본질을 파악하기 위해 객체지향의 기본 용어들을 간단히 짚어보겠습니다.

  • 클래스(Class): 데이터와 기능을 묶어 동일한 형태의 객체를 찍어내는 “설계도” 혹은 “틀”입니다. 파이썬에서는 클래스 자체도 메모리 구조를 갖춘 하나의 객체입니다.
  • 객체(Object): 파이썬에서 메모리에 로드되어 구체적인 값과 상태를 가진 모든 요소를 총칭합니다.
  • 인스턴스(Instance): 특정 클래스(설계도)를 기반으로 생성된 “실체”를 의미합니다. (예: 1은 int 클래스의 인스턴스입니다.)

객체를 분석하는 도구 (Introspection)

주어진 데이터나 클래스가 어떤 속성과 기능을 품고 있는지 살펴볼 때 아래 세 가지 내장 함수를 주로 사용합니다.

  1. dir(객체): 해당 객체가 품고 있는 모든 메서드와 속성 목록을 리스트로 반환합니다.
  2. type(객체): 이 객체를 찍어낸 원본 설계도(클래스)가 무엇인지 알려줍니다.
  3. id(객체): 이 객체가 컴퓨터 메모리 상 어디에 상주하고 있는지 그 고유 주소(레퍼런스 정수)를 반환합니다.
# 최상위 클래스 object의 속성 살펴보기
In : print(type(object))
Out: <class 'type'>

In : print(dir(object)[:5]) # 너무 길기 때문에 앞 5개만 출력
Out: ['__class__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__']

3.2 파이썬의 주요 기본 자료형 모음

파이썬은 별도의 모듈 임포트 없이도 즉시 쓸 수 있는 강력한 기본 테이터 타입(내장 자료형)들을 제공합니다.

1) None 타입

값이 ‘아무것도 존재하지 않음’을 명시적으로 나타낼 때 쓰입니다. 다른 언어의 Null과 유사합니다. 단 하나뿐인 고유한 NoneType 인스턴스입니다.

2) 숫자 자료형 (Number)

정수(int), 부동소수점 실수(float), 복소수(complex)가 있습니다. 이들은 단일한 수치 데이터를 표현합니다.

3) 시퀀스 자료형 (Sequence)

여러 원소들이 ‘순서(Index)’를 가지고 나열된 집합체입니다.

  • 문자열(str): 텍스트 데이터 보관
  • 리스트(list): 다양한 요소를 섞어 담을 수 있는 유연한 가변 배열
  • 튜플(tuple): 한 번 생성되면 내부 원소를 바꿀 수 없는 불변 배열

4) 매핑과 집합 자료형 (Mapping & Set)

  • 딕셔너리(dict): 키(Key)와 값(Value)의 쌍으로 데이터를 빠르게 임의 접근할 수 있는 해시 기반 구조입니다.
  • 세트(set): 중복을 허용하지 않고, 요소의 순서가 무의미한 수학적 집합체입니다.

3.3 객체의 비교: == 연산자 vs is 예약어

파이썬에서 두 데이터가 “같다”고 판단하는 기준은 두 가지로 나뉩니다.

  1. 내용(값)의 동등성 (==): 두 객체 안에 들어있는 실제 내용물이 똑같은지를 봅니다. (권장)
  2. 주소(레퍼런스)의 동일성 (is): 두 이름(변수)이 메모리 상의 완벽히 똑같은 객체 하나를 공유하고 있는지를 봅니다. (주로 None 검사에 사용)
# 리스트 비교 예제
In : list_A = [1, 2, 3]
In : list_B = [1, 2, 3]

In : print(list_A == list_B) # 안에 든 숫자가 같으므로 True
Out: True

In : print(list_A is list_B) # 껍데기(메모리 주소)는 각자 생성되었으므로 False
Out: False

3.4 자료형의 가변성 (Mutable vs Immutable)

파이썬의 가장 중요한 개념 중 하나는 데이터 타입별 가변성 여부입니다. 한 번 생성된 후 자신의 메모리 상태를 “수정”할 수 있는지에 따라 자료형이 명확히 반으로 나뉩니다.

변경 불가 (Immutable) 자료형

숫자형(int, float), 문자열(str), 튜플(tuple) 등이 속합니다.
값을 바꾸는 것처럼 코드를 짜더라도, 사실 내부적으로는 아예 새로운 객체를 새로 창조해 메모리에 띄우고 이름표만 바꿔 다는 식으로 동작합니다.

In : word = "Hello"
In : print(id(word))
Out: 1111000

# "World"를 붙이게 되면, 기존 1111000 메모리가 변하는게 아니라 새 객체가 탄생합니다.
In : word = word + " World"
In : print(id(word))
Out: 2222000

변경 가능 (Mutable) 자료형

리스트(list), 딕셔너리(dict), 세트(set) 가 속합니다.
객체의 메모리 주소(id)는 그대로 고정된 채, 그 보따리 속의 내용물(원소)들만 자유롭게 추가, 삭제, 교체가 가능합니다.

In : bag = ['apple', 'banana']
In : print(id(bag))
Out: 3333000

# 내용물을 추가해도 상자의 주소는 유지됩니다.
In : bag.append('cherry')
In : print(bag)
Out: ['apple', 'banana', 'cherry']
In : print(id(bag))
Out: 3333000
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