파이썬 컨테이너 추상 기본 클래스(ABC) 활용 가이드

파이썬 표준 라이브러리의 collections.abc 모듈은 컨테이너 타입을 위한 다양한 추상 기본 클래스(Abstract Base Class, 이하 ABC)를 제공합니다. 대표적인 클래스로는 Container, Hashable, Iterable, Generator, Set, MutableSet, Awaitable 등이 있습니다.

이 모듈을 사용하려면 먼저 임포트해야 합니다.

import collections.abc

주요 추상 기본 클래스

각 ABC는 고유한 프로토콜, 즉 반드시 구현해야 하는 메서드를 정의합니다. 필요한 메서드만 구현하면 해당 타입처럼 동작하는 클래스를 만들 수 있습니다.

Container : __contains__() — in 연산자 지원
Sized : __len__() — len() 함수 지원
Iterable : __iter__() — for 문 순회 지원
Hashable : __hash__() — 딕셔너리 키나 집합 요소로 사용 가능
Set : 교집합·합집합 등 집합 연산 인터페이스
MutableSet : add(), discard() 등 변경 가능한 집합
Awaitable : await 표현식을 지원하는 객체

Set ABC로 집합 컨테이너 만들기

추상 기본 클래스의 강력한 점은 필수 메서드만 구현하면 나머지 연산이 자동으로 제공된다는 것입니다. Set ABC를 상속하면 __contains__(), __iter__(), __len__() 세 가지 메서드만 구현해도 교집합(&), 합집합(|), 차집합(-) 연산과 크기 비교, 동등성 검사까지 그대로 사용할 수 있습니다.

다음 예제는 리스트를 기반으로 중복을 허용하지 않는 커스텀 집합 클래스 ListSet을 구현한 코드입니다.

예제 코드

import collections.abc

class ListSet(collections.abc.Set):
    def __init__(self, iterable):
        self.elements = lst = list()
        for element in iterable:
            if element not in lst:
                lst.append(element)

    def __iter__(self):
        return iter(self.elements)

    def __contains__(self, value):
        return value in self.elements

    def __len__(self):
        return len(self.elements)


set1 = ListSet('ABCDEF')
set2 = ListSet('DEFGHI')

# & 연산자로 교집합 계산 (Set ABC가 자동 제공)
intersect = set1 & set2

intersect_iter = iter(intersect)

try:
    while True:
        print(next(intersect_iter))
except StopIteration:
    pass

실행 결과

D
E
F

코드 해설

ListSet은 내부적으로 리스트에 요소를 저장하되, 생성 시점에 이미 존재하는 값은 추가하지 않아 집합의 중복 불허 성질을 유지합니다. __iter__(), __contains__(), __len__() 세 메서드만 구현했을 뿐인데도 set1 & set2처럼 교집합 연산자가 정상 동작하는데, 이는 collections.abc.Set이 나머지 집합 연산을 믹스인(mixin) 메서드로 자동 제공하기 때문입니다.

이처럼 추상 기본 클래스를 활용하면 최소한의 코드로 파이썬 내장 컨테이너와 호환되는 커스텀 자료구조를 손쉽게 작성할 수 있습니다.