Python：インスタンス変数とメソッドの違いと正しい使い分け

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        # ここで定義しているのがインスタンス変数
        self.name = name   # 各インスタンス固有の「名前」
        self.age = age     # 各インスタンス固有の「年齢」

# 2つのインスタンスを作成
person_a = Person("Alice", 20)
person_b = Person("Bob", 30)

print(person_a.name, person_a.age)
print(person_b.name, person_b.age)

class Person:
    # クラス変数(全インスタンスで共有)
    species = "Human"

    def __init__(self, name, age):
        # インスタンス変数(インスタンスごとに異なる)
        self.name = name
        self.age = age

person_a = Person("Alice", 20)
person_b = Person("Bob", 30)

print(person_a.species, person_a.name)
print(person_b.species, person_b.name)

# クラス変数を書き換える
Person.species = "SuperHuman"

print(person_a.species, person_b.species)

class Sample:
    def __init__(self, value):
        self.value = value

def create_object():
    obj = Sample(10)
    print("関数内:", obj.value)  # 関数内からはアクセスできる
    return obj

# 関数からインスタンスを受け取る
instance = create_object()
print("関数外:", instance.value)  # 関数外からもアクセスできる

# 参照を削除する
del instance

# ここでinstanceは参照できなくなり、インスタンスもそのうち回収される

class Account:
    def __init__(self, owner, balance=0):
        self.owner = owner      # インスタンス変数
        self.balance = balance  # インスタンス変数

    def deposit(self, amount):
        """入金処理を行うインスタンスメソッド"""
        self.balance += amount  # 自分の残高を書き換える
        print(f"{self.owner}の新しい残高: {self.balance}")

    def withdraw(self, amount):
        """出金処理を行うインスタンスメソッド"""
        if self.balance >= amount:
            self.balance -= amount
            print(f"{self.owner}が{amount}引き出しました。残高: {self.balance}")
        else:
            print("残高不足です。")

# インスタンスを生成
acc = Account("Alice", 1000)

# メソッド呼び出し
acc.deposit(500)
acc.withdraw(300)

class Example:
    # クラス変数
    count = 0

    def __init__(self):
        # インスタンスごとにカウントアップ
        Example.count += 1

    def instance_method(self):
        """インスタンスメソッド: selfを受け取る"""
        print("インスタンスメソッド呼び出し")
        print("self:", self)

    @classmethod
    def class_method(cls):
        """クラスメソッド: clsを受け取り、クラスに対する処理を行う"""
        print("クラスメソッド呼び出し")
        print("cls:", cls)
        print("生成済みインスタンス数:", cls.count)

    @staticmethod
    def static_method(x, y):
        """スタティックメソッド: クラスにもインスタンスにも依存しない汎用処理"""
        print("スタティックメソッド呼び出し")
        return x + y

# インスタンスを2つ作成
e1 = Example()
e2 = Example()

# インスタンスメソッド
e1.instance_method()

# クラスメソッド(インスタンスからもクラスからも呼べる)
Example.class_method()
e1.class_method()

# スタティックメソッド
result = Example.static_method(3, 5)
print("結果:", result)

class Character:
    def __init__(self, name, max_hp):
        self.name = name
        self.max_hp = max_hp
        self.hp = max_hp  # 初期状態ではHPは最大

    def heal(self, amount):
        """回復メソッド"""
        # self.hp はこのインスタンスのHP
        self.hp += amount
        if self.hp > self.max_hp:
            self.hp = self.max_hp
        print(f"{self.name}のHP: {self.hp}/{self.max_hp}")

    def damage(self, amount):
        """ダメージメソッド"""
        self.hp -= amount
        if self.hp < 0:
            self.hp = 0
        print(f"{self.name}のHP: {self.hp}/{self.max_hp}")

# インスタンス生成
hero = Character("Hero", 100)

hero.damage(30)
hero.heal(20)
hero.heal(50)

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        # 状態(データ)
        self.name = name
        self.age = age

    # 振る舞い(処理)
    def greet(self):
        print(f"こんにちは、{self.name}です。")

    def have_birthday(self):
        self.age += 1
        print(f"{self.name}は{self.age}歳になりました！")

p = Person("Alice", 20)
p.greet()
p.have_birthday()

class Greeter:
    def __init__(self, name, style="normal"):
        self.name = name
        self.style = style  # 挨拶のスタイルを表すインスタンス変数

    def greet(self):
        """スタイルによって異なる挨拶をする"""
        if self.style == "normal":
            print(f"こんにちは、{self.name}です。")
        elif self.style == "casual":
            print(f"やあ！{self.name}だよ。")
        elif self.style == "polite":
            print(f"はじめまして。{self.name}と申します。よろしくお願いいたします。")
        else:
            print(f"{self.name}です。")

g1 = Greeter("Alice", style="normal")
g2 = Greeter("Bob", style="casual")
g3 = Greeter("Carol", style="polite")

g1.greet()
g2.greet()
g3.greet()

class Calculator:
    def __init__(self):
        # 不要な例: 本来はインスタンス変数にしなくてよい
        self.last_x = None
        self.last_y = None

    def add(self, x, y):
        # これはローカル変数で十分
        result = x + y
        return result

# 悪い例: 外から直接属性をいじってしまう
class Player:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.hp = 100

player = Player("Alice")

# どこからでもhpを書き換え可能で、一貫性を保つのが難しい
player.hp -= 200  # 間違ってマイナスになる可能性
print(player.hp)

# 良い例: メソッドに変更ロジックを閉じ込める
class Player:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.hp = 100

    def take_damage(self, amount):
        self.hp -= amount
        if self.hp < 0:
            self.hp = 0

player = Player("Alice")
player.take_damage(200)
print(player.hp)  # 0 までに制限される

class BadExample:
    def method(self, x, y):
        # 本当はローカル変数でよいのに、インスタンス変数にしている
        self.temp_sum = x + y
        self.temp_diff = x - y
        return self.temp_sum, self.temp_diff

class User:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.is_active = True

user = User("Alice")

# どこからでも勝手にis_activeを書き換えられる
user.is_active = False

class User:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.is_active = True

    def deactivate(self):
        self.is_active = False

    def activate(self):
        self.is_active = True

class Config:
    timeout = 10  # クラス変数のつもり

    def __init__(self, timeout=None):
        if timeout is not None:
            # これはインスタンス変数を新たに作ってしまう
            self.timeout = timeout

c1 = Config()
c2 = Config(5)

print(c1.timeout, c2.timeout)  # 一見動くが…
print(Config.timeout)          # ここは10のまま