[python] 클래스 변수와 멤버 변수의 차이

이번 글에서는 파이썬 클래스에서 정의된 "클래스 변수(Class Variable)"와 "init()" 메서드 내에서 "self"를 통해 정의된 "멤버 변수(Member Variable)"의 차이점을 알아 보도록 하겠습니다.

클래스 변수와 멤버 변수 비교

class VariableTest:
    # 클래스 변수: 모든 인스턴스가 공유
    class_variable: int = 0

    def __init__(self) -> None:
        # 멤버 변수 (인스턴스 변수): 인스턴스마다 고유
        self.member_variable: int = 0

예제 코드에서 정의 위치별 구분

• "class VariableTest:" 바로 아래 정의된 "class_variable"이 클래스 변수입니다.
• "def init(self):" 내부에서 "self.member_variable"로 정의된 것이 멤버 변수(또는 인스턴스 변수)입니다.

클래스 변수와 멤버 변수 비교

구분	클래스 변수 (Class Variable)	멤버 변수 (Member Variable)
정의 위치	클래스 정의 바로 아래 (메서드 외부)	"init()" 메서드 등 인스턴스 메서드 내부 ("self" 사용)
접근 주체	클래스 자체 또는 모든 인스턴스	특정 인스턴스
공유 여부	모든 인스턴스가 값을 공유합니다.	각 인스턴스마다 고유한 값을 가집니다.
사용 목적	모든 인스턴스에 공통적으로 적용되는 데이터, 상수 또는 인스턴스 개수 카운트 등	인스턴스마다 달라지는 "상태(state)"나 속성(attribute) 저장

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클래스 변수와 멤버 변수간 차이점 예시

아래 예시 코드를 실행해 보면, 두 변수간 차이를 바로 확인하실 수 있습니다.

1. 초기 생성 및 접근

# 인스턴스 생성
instance1 = VariableTest()
instance2 = VariableTest()

print(f"--- 초기값 확인 ---")
print(f"instance1.class_variable: {instance1.class_variable}")
print(f"instance1.member_variable: {instance1.member_variable}")
print(f"instance2.class_variable: {instance2.class_variable}")
print(f"instance2.member_variable: {instance2.member_variable}")
print(f"클래스 직접 접근 (VariableTest.class_variable): {VariableTest.class_variable}")

2. 값 변경 시 차이

멤버 변수 변경 (고유 값)

"instance1"의 "member_variable"만 변경해도 "instance2"의 값은 영향을 받지 않습니다.

# instance1의 멤버 변수만 변경
instance1.member_variable = 10
instance2.member_variable = 20 # instance2의 값 변경

print(f"\n--- 멤버 변수 변경 후 ---")
print(f"instance1.member_variable: {instance1.member_variable}") # 10
print(f"instance2.member_variable: {instance2.member_variable}") # 20 (instance1의 변경에 영향받지 않음)

클래스 변수 변경 (공유 값)

⭐ 중요: 인스턴스 이름으로 클래스 변수에 값을 할당하면 발생하는 일

인스턴스("instance1")를 통해 클래스 변수("class_variable")에 값을 할당하면, 실제로는 클래스 변수의 값이 변경되는 것이 아니라, 해당 인스턴스("instance1")에 동명의 새로운 멤버 변수("class_variable")가 생성됩니다. 이 새로운 멤버 변수는 기존의 클래스 변수를 가립니다(shadowing).

# 인스턴스1을 통해 클래스 변수에 값을 할당 (새로운 멤버 변수 생성)
instance1.class_variable = 99 

print(f"\n--- 인스턴스로 클래스 변수 변경 시 (섀도잉) ---")
print(f"instance1.class_variable: {instance1.class_variable}")  # 99 (새로운 멤버 변수)
print(f"instance2.class_variable: {instance2.class_variable}")  # 0 (기존 클래스 변수 값 유지)
print(f"클래스 직접 접근 (VariableTest.class_variable): {VariableTest.class_variable}") # 0 (기존 클래스 변수 값 유지)

⭐ 중요: 클래스 자체를 통해 클래스 변수 변경 (모두 공유)

클래스 이름("VariableTest")을 통해 클래스 변수를 변경하면, 모든 인스턴스에서 이 변경된 값을 공유하게 됩니다.

# 클래스 자체를 통해 클래스 변수 변경 (모두 공유)
VariableTest.class_variable = 500

print(f"\n--- 클래스 자체로 클래스 변수 변경 후 ---")
# instance1은 이미 섀도잉된 '99'의 멤버 변수를 가지고 있으므로, 클래스의 변경에 영향받지 않습니다.
print(f"instance1.class_variable: {instance1.class_variable}")  # 99 (멤버 변수)

# instance2는 섀도잉된 멤버 변수가 없으므로, 변경된 클래스 변수 '500'을 참조합니다.
print(f"instance2.class_variable: {instance2.class_variable}")  # 500 (변경된 클래스 변수)

print(f"클래스 직접 접근 (VariableTest.class_variable): {VariableTest.class_variable}") # 500 (변경된 클래스 변수)

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싱글톤 패턴에서의 클래스 변수 활용

"인스턴스가 단 하나뿐인 싱글톤 패턴이라면, 굳이 멤버 변수를 쓸 필요 없이 모두 클래스 변수로 관리해도 되지 않을까?"라는 의문이 생길 수 있습니다.

기술적 관점

싱글톤은 인스턴스가 하나이므로 클래스 변수를 사용해도 실행 결과는 동일하게 나타날 수 있습니다. 하지만 설계적 관점에서는 멤버 변수 사용을 강력히 권장합니다.

멤버 변수 사용이 권장되는 이유

1. 역할의 분리 (Separation of Concerns)

• 클래스 변수 : 인스턴스의 유일성을 유지하거나 생성된 객체 수를 관리하는 등 '클래스 자체의 메타 정보'를 담는 데 집중해야 합니다.
• 멤버 변수 : 그 유일한 인스턴스(싱글통 패턴이 아니라면 각 인스턴스별로 독립적인)가 가져야 할 '실제 데이터(상태)'를 저장하는 데 사용되는 것이 객체 지향 원칙에 부합합니다.

2. 일관성 있는 인터페이스 : 사용자는 인스턴스를 통해 데이터에 접근하는 방식("instance.data")에 익숙합니다. 싱글톤이라고 해서 클래스명으로 데이터에 접근하는 방식은 코드의 일관성을 해칠 수 있습니다.
3. 유연한 확장성 : 향후 요구사항 변경으로 싱글톤 해제가 필요할 때, 멤버 변수로 설계된 코드는 로직 수정 없이 즉시 개별 객체의 독립성을 보장받을 수 있습니다.

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맺는말

멤버 변수(인스턴스 변수)는 언제 이용하면 좋을까요? 객체마다 달라야 하는 속성을 저장할 때 이용합니다.
예를 들면, 사람 객체의 "이름", "나이", 자동차 객체의 "색상", "속도" 등 입니다.

그럼, 클래스 변수는 언제 이용하면 좋을까요? 모든 객체가 공유해야 하는 값을 저장할 때 이용합니다.
예를 들면, 모든 자동차 객체가 공유하는 "최대_허용_속도" (상수), 또는 생성된 객체의 총 개수를 세는 "count" 변수 등 입니다.

클래스 변수는 모든 인스턴스가 공통으로 사용하는 속성, 특히 상수나 카운터와 같은 용도로 이용할 때 효과가 가장 큽니다.