Atributos de classe e instância

Em Python, atributos são variáveis associadas a objetos. No contexto de programação orientada a objetos, existem dois tipos principais: atributos de classe e atributos de instância. Compreender a diferença entre eles é fundamental para escrever código correto e eficiente, especialmente quando lidamos com dados compartilhados ou específicos de cada objeto.

Atributos de classe pertencem à classe em si, sendo compartilhados por todas as instâncias. Já os atributos de instância são exclusivos de cada objeto. Nesta aula, veremos como definir cada um, como acessá-los e uma armadilha comum envolvendo variáveis mutáveis.

Diferença

A principal diferença está no escopo e no momento de criação. Atributos de classe são definidos diretamente no corpo da classe, fora de qualquer método. Eles são criados quando a classe é definida e existem uma única vez, independentemente do número de instâncias. Atributos de instância, por outro lado, são normalmente definidos dentro do método __init__ usando self, e são criados a cada nova instância.

Para acessar um atributo de classe, podemos usar o nome da classe (ex.: MinhaClasse.atributo) ou uma instância (ex.: obj.atributo). No entanto, ao modificar um atributo via self, Python cria um atributo de instância que sombreia o de classe. Já os atributos de instância só podem ser acessados através de uma instância.

Atributos de classe

Atributos de classe são úteis para armazenar dados que são comuns a todas as instâncias, como constantes, contadores ou configurações padrão. Por exemplo, uma classe Cachorro pode ter um atributo de classe especie = 'Canis familiaris' que é o mesmo para todos os cães.

Exemplo:

class Cachorro:
    especie = 'Canis familiaris'  # atributo de classe

    def __init__(self, nome):
        self.nome = nome  # atributo de instância

c1 = Cachorro('Rex')
c2 = Cachorro('Bolt')

print(c1.especie)  # 'Canis familiaris'
print(c2.especie)  # 'Canis familiaris'
print(Cachorro.especie)  # 'Canis familiaris'

Note que o atributo especie é o mesmo objeto para todas as instâncias. Se modificarmos Cachorro.especie, a mudança reflete em todas as instâncias. Porém, se tentarmos modificar via c1.especie = 'Outra', criamos um novo atributo de instância em c1, sem afetar a classe ou outras instâncias.

Variáveis mutáveis compartilhadas (armadilha)

Uma armadilha comum é usar atributos de classe para valores mutáveis, como listas ou dicionários. Como o atributo é compartilhado, qualquer modificação feita por uma instância afeta todas as outras. Isso geralmente não é o desejado.

Exemplo problemático:

class Turma:
    alunos = []  # atributo de classe mutável

    def __init__(self, nome):
        self.nome = nome

    def adicionar_aluno(self, aluno):
        self.alunos.append(aluno)  # modifica a lista da classe!

t1 = Turma('A')
t2 = Turma('B')

t1.adicionar_aluno('João')
print(t1.alunos)  # ['João']
print(t2.alunos)  # ['João'] - efeito colateral!
print(Turma.alunos)  # ['João']

Para evitar isso, o atributo deve ser de instância, definido dentro de __init__:

class Turma:
    def __init__(self, nome):
        self.nome = nome
        self.alunos = []  # cada turma tem sua própria lista

    def adicionar_aluno(self, aluno):
        self.alunos.append(aluno)

t1 = Turma('A')
t2 = Turma('B')
t1.adicionar_aluno('João')
print(t1.alunos)  # ['João']
print(t2.alunos)  # []

Exemplos

Vamos ver mais exemplos práticos para consolidar os conceitos.

Exemplo 1: Contador de instâncias usando atributo de classe.

class Pessoa:
    contador = 0

    def __init__(self, nome):
        self.nome = nome
        Pessoa.contador += 1  # incrementa o contador da classe

p1 = Pessoa('Ana')
p2 = Pessoa('Carlos')
print(Pessoa.contador)  # 2

Exemplo 2: Constantes compartilhadas.

class Circulo:
    PI = 3.14159

    def __init__(self, raio):
        self.raio = raio

    def area(self):
        return Circulo.PI * self.raio ** 2

c = Circulo(5)
print(c.area())  # 78.53975

Exemplo 3: Cuidado com mutáveis – lista de tarefas compartilhada indevidamente.

class ListaTarefas:
    tarefas = []  # errado!

    def __init__(self, nome):
        self.nome = nome

    def adicionar(self, tarefa):
        self.tarefas.append(tarefa)

l1 = ListaTarefas('Casa')
l2 = ListaTarefas('Trabalho')
l1.adicionar('Limpar')
print(l2.tarefas)  # ['Limpar'] - indesejado

Correção:

class ListaTarefas:
    def __init__(self, nome):
        self.nome = nome
        self.tarefas = []

    def adicionar(self, tarefa):
        self.tarefas.append(tarefa)

Boas práticas

Use atributos de classe para dados que são verdadeiramente compartilhados e imutáveis (números, strings, tuplas) ou para implementar comportamentos como contadores. Evite atributos de classe mutáveis, pois podem causar bugs sutis. Prefira sempre inicializar atributos mutáveis em __init__ como atributos de instância.

Referências

• Documentação oficial: Classes e variáveis de instância
• Real Python: Classes em Python
• W3Schools: Python Classes
• Stack Overflow: Diferença entre atributos de classe e instância
• GeeksforGeeks: Class e Instance Attributes

Exercícios

1. Crie uma classe Carro com um atributo de classe rodas = 4 e um atributo de instância cor. Instancie dois carros com cores diferentes e imprima o número de rodas para cada um.

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   ✓ Resposta:

   class Carro:
       rodas = 4
   
       def __init__(self, cor):
           self.cor = cor
   
   c1 = Carro('vermelho')
   c2 = Carro('azul')
   print(c1.rodas)  # 4
   print(c2.rodas)  # 4

2. Na classe Carro do exercício 1, tente modificar o atributo rodas de uma instância para 3. Verifique se o atributo de classe foi alterado. Explique o resultado.

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   ✓ Resposta:

   c1.rodas = 3
   print(c1.rodas)  # 3
   print(c2.rodas)  # 4 (atributo de classe permanece)
   print(Carro.rodas)  # 4
   # Isso ocorre porque a atribuição cria um novo atributo de instância, que sombreia o de classe para c1.

3. Crie uma classe ContaBancaria com um atributo de classe taxa_juros (float) e um atributo de instância saldo. Adicione um método aplicar_juros que aumenta o saldo com base na taxa de juros da classe. Teste com duas contas.

   Ver resposta

   ✓ Resposta:

   class ContaBancaria:
       taxa_juros = 0.05
   
       def __init__(self, saldo):
           self.saldo = saldo
   
       def aplicar_juros(self):
           self.saldo += self.saldo * ContaBancaria.taxa_juros
   
   c1 = ContaBancaria(1000)
   c2 = ContaBancaria(500)
   c1.aplicar_juros()
   c2.aplicar_juros()
   print(c1.saldo)  # 1050.0
   print(c2.saldo)  # 525.0

4. Explique o que acontece no código abaixo e corrija-o para que cada Pedido tenha sua própria lista de itens.

   class Pedido:
       itens = []
   
       def __init__(self, id):
           self.id = id
   
       def adicionar_item(self, item):
           self.itens.append(item)
   
   p1 = Pedido(1)
   p2 = Pedido(2)
   p1.adicionar_item('camisa')
   p2.adicionar_item('calça')
   print(p1.itens)
   print(p2.itens)

   Ver resposta

   ✓ Resposta:O código imprime ['camisa', 'calça'] para ambos, pois itens é um atributo de classe compartilhado. A correção é mover itens para o __init__:

   class Pedido:
       def __init__(self, id):
           self.id = id
           self.itens = []
   
       def adicionar_item(self, item):
           self.itens.append(item)

5. Crie uma classe Config que armazene configurações globais como atributos de classe (ex.: versao = '1.0', debug = False). Adicione um método de classe mostrar_config que imprime todas as configurações.

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   ✓ Resposta:

   class Config:
       versao = '1.0'
       debug = False
   
       @classmethod
       def mostrar_config(cls):
           print(f'Versão: {cls.versao}, Debug: {cls.debug}')
   
   Config.mostrar_config()  # Versão: 1.0, Debug: False