C# と Python - 情緒的理解

これは何の話？

普段C#を書いている自分が、Pythonコードを書くためのメモ

クラス

class Hoge
{
}

class Hoge:
    pass

書くものがないときは、passを書く。

new する

var h = new Hoge();

h = Hoge()

インスタンスメソッド

public class Hoge{
    public void Fuga(){
    }
}

class Hoge:
    def Fuga() -> None :
        pass

引数なしコンストラクタ

public class Hoge{
    public Hoge(){
    }
}

class Hoge:
    def __init__(self):
        pass

コンストラクタに self が必要なところで驚く。 var h = Hoge() とかけば init が呼ばれてHoge インスタンスができる。なので、実際のところ、呼び出し時に self を渡すコードを書くことはない。

引数ありコンストラクタ

public class Hoge{
    public Hoge(string s){
    }
}

class Hoge:
    def __init__(self, s: str):
        pass

selfのあとに、引数を書く。この例では引数は受け取っているけど、使っていない。

Pythonは型を明示しなくても動作するけど、C#に慣れた身としては明示しておいた方がしっくりくる。 mypyのようなコード検査ツールでは、型指定されていればそれに応じたチェックがなされる。この例では、変数s は str型 なので、 Hoge(123) は、mypyではエラーが検出される。実行時にはチェックされない。

インスタンスフィールド ( Python では属性と呼ぶ )

public class Hoge{
    private string s;
}

class Hoge:
    def __init__(self):
        self.s: str = ""

Pythonでは、この s のことを属性という。

単に宣言だけすることはできないので、何らかの初期値を与えておく。

staticフィールド ( Python ではクラス変数と呼ぶ )

public class Hoge{
    public static string s;
}

from typing import ClassVar    #ClassVar型構築子を使う場合に必要
class Hoge:
    s1: str = ""
    s2: ClassVar[str]

h = Hoge()
Hoge.s1 = "123"  #OK　クラス名から辿れる
h.s1 = "123"     #OK　インスタンスからも辿れる
h.s1 = 123       #NG  型があっていない
Hoge.s2 = "123"  #OK  クラス名から辿っているのでOK
h.s2 = "123"     #NG  インスタンスから辿っているのでNG（これがClassVar型構築子の効果）
Hoge.s2 = 123    #NG  型があっていない

C#er的には、インスタンスフィールドを書いたような気分になってしまうがこれで、staticフィールドになる。インスタンス変数からアクセスできてしまったりするので、C#のstatic フィールドとはちょっと違う。 ClassVar[型] のように型を指定すれば、クラス名でのアクセスを強制できる。

複数のコンストラクタ

public class Hoge{
    private string s;
    private int i;
    public Hoge(string s){
        this.s = s;
    }
    
    public Hoge(int i){
        this.int = i;
    }
}

class Hoge:
    def __init__(self):
        self.s :str= ""
        self.i :int= 0
    
    @classmethod
    def CreateHoge1(cls, s : str):
      c = cls()
      c.s = s
      return c
      
    @classmethod
    def CreateHoge2(cls , i : int):
      c = cls()
      c.i = i
      return c

h0 = Hoge()
h1 = Hoge.CreateHoge1("abc")
h2 = Hoge.CreateHoge2(123)

端的にいうと、複数のコンストラクタを作ることはできない。 init を複数個書くと実行時にエラーになる。 selfの属性として、インスタンスフィールドを表現する都合上、確かに複数の init の記述を認めると読み手もどう解釈すればいいのかわからないのでこうなっている、と自分は受け止めている。

複数のコンストラクタを作りたい場合は、インスタンスを作るメソッドを作ることで代用する。これには、 @classmethod デコレータをつけたメソッドを使うことが一般的なようだ。これに相当するものは C# にはない。

第一引数を cls とするのは慣例なので従うこと。

次の@staticmethodでも代用できそうにも思えるけど @classmethodにしかできないこともあり、後述する。

staticメソッド

public class Hoge{
    public static void Piyo(string s){
        Console.System.WriteLine(s);
    }
}

class Hoge:
    @staticmethod
    def Piyo(s: str) -> None:
        print(s)


h1 = Hoge()
Hoge.Piyo("static")
h1.Piyo("instance")    # インスタンスから呼ぶこともできる

classmethod

classmethod は、C.f() とも呼び出せるし、 C().f() のように呼ぶこともできる。このようなメソッドは、C#にはない。

複数のコンストラクタの代用品を作るときに classmethod を使用した。 staticmethodでも似たようなことができるが、cls() のように、init の呼び出しを抽象的に書くことはできない。 clsのように書くことで、継承のときに、cls()がサブクラスの __init__() に読み替えられる。

staticmethod で、コンストラクタ代わりのメソッドを書くと、継承時に困る。

先ほど、classmethodでコンストラクタ代わりのメソッドを書いたが戻り値の型指定を省略していた。継承を考慮すると、戻り値の型指定を書くことはできない。

class Hoge:
    def __init__(self):
        self.s :str= ""
        self.i :int= 0
    
    @classmethod
    def CreateHoge1(cls, s : str) -> cls :  # このように書くことはできない
      c = cls()
      c.s = s
      return c

    @classmethod
    def CreateHoge2(cls , i : int) -> Hoge : # これもダメだった。意外。この時点ではクラスの定義が完了していない、ということのようだ。
      c = cls()
      c.i = i
      return c

using

+-- Main.py
|   
\---Fuga
    |   Hoge.py
    |   Piyo.py
    \   __init__.py

Hogeクラスが、Hoge.py に定義されている。 Piyoクラスが、Piyo.pyに定義されている。

from Fuga import Hoge,Piyo
h = Hoge.Hoge()
p = Piyo.Piyo()
print(h)
print(p)

from Fuga.Hoge import *
from Fuga.Piyo import *
h = Hoge()
p = Piyo()
print(h)
print(p)