스코프

스코프란?

스코프(유효범위)는 식별자가 유효한 범위를 갖고 있다는 것을 말한다. 모든 식별자(변수 이름, 함수 이름, 클래스 이름 등)는 자신이 선언된 위치에 의해 다른 코드가 식별자 자신을 참조할 수 있는 유효 범위가 결정된다.

var x = 'global'

function foo() {
  var x = 'local'
  console.log(x) // 'local'
}
foo()

console.log(x) // 'global'

식별자는 고유한 이름을 사용해야 한다고 배웠다. 그런데 위 코드에서 x라는 동일한 식별자 이름을 사용했지만 오류 없이 작동했다. 이는 두 식별자의 스코프가 다르기 때문에 가능한 일이다. 같은 이름이라도 다른 유효 범위를 갖는다면 구분할 수 있기 때문이다.

예를 들어, 파일 이름은 하나의 파일을 구별하는 식별자이다. 컴퓨터에서 각각 다른 폴더에 동일한 파일 이름을 가진 파일을 생성할 수 있다. 이는 폴더(디렉토리)라는 개념이 있기 때문이다. 폴더를 통해 파일을 구별할 수 있기 때문에 동일한 이름을 사용할 수 있는 것이다.

이와 마찬가지로, 스코프를 통해 식별자를 구분할 수 있다. 스코프는 블록내의 코드 블록이나(var 제외) 함수 내에서 변수가 유효한 범위를 의미한다. 따라서 동일한 이름의 변수가 다른 스코프에 존재하면 충돌 없이 사용할 수 있다. 이는 스코프를 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙이라고도 할 수 있고 네임스페이스(이름을 모아놓은 공간) 라고 할 수 있다.

스코프의 종류

스코프는 전역(global)과 지역(local)로 구분할 수 있다. 전역 스코프는 어디서든 참조할 수 있는 스코프이고 지역 스코프는 지역 스코프와 그 하위 스코프에서 참조할 수 있다.

이러한 전역과 지역은 자신이 선언된 위치(전역 또는 지역)에 의해 스코프가 결정된다. 전역은 코드 가장 바깥 영역이라고 보면 되고 지역은 함수 몸체 내부나 코드 블록 내부를 말한다.

스코프 체인

스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적인 구조를 가질 때 상위 스코프와 하위 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인이라고 한다. 변수를 참조할 때, 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색(identifier resolution)한다. 이를 통해 상위 스코프에서 선언한 변수를 하위 스코프에서도 참조할 수 있다.

이러한 계층 구조는 렉시컬 환경(Lexical Environment)이라는 자료구조를 생성해서 그곳에 등록하는데 이 자료구조에 식별자가 키(key)로 등록되고 변수 할당이 일어나면 할당된 값을 키의 값으로 등록한다. 변수의 검색도 이 자료구조 상에서 이뤄진다.

함수 레벨 스코프

var 키워드로 선언한 변수는 오로지 함수의 코드 블록 만을 지역 스코프를 인정한다. 이러한 특성을 함수 레벨 스코프(Function level scope)라 한다.

var i = 10

//for 문에서 선언한 i는 전역 변수다. 이미 선언된 전역 변수 i가 있으므로 중복 선언된다.
for (var i = 0; i < 5; i++) {
  console.log(i) // 0 1 2 3 4
}

//의도치 않게 변수의 값이 변경되었다.
console.log(i)

렉시컬 스코프

자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르므로 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 이는 함수가 호출된 위치는 상위 스코프 결정에 어떠한 영향도 주지 않는다는 말이다. 이처럼 함수의 상위 스코프는 함수 정의가 실행될 때 정적으로 결정된다. 함수 정의(함수 선언문 또는 함수 표현식)가 실행되어 생성된 함수 객체는 이렇게 결정된 상위 스코프를 기억한다. 함수가 호출될 때마다 함수의 상위 스코프를 참조할 필요가 있기 때문이다.

Q&A

Q. 스코프란?

A: 식별자가 유효한 범위 또는 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙

Q. 네임스페이스란?

A: 이름을 관리하는 공간으로 이름이 충돌나지 않도록

Q. 렉시컬 환경이란?

변수와 함수의 스코프를 관리하는 자료구조를 의미한다. 코드가 어디에서 실행되고 주변에 어떤 코드들이 있는지 확인한 후 변수와 함수의 유효 범위를 결정한다.

Q. 스코프 체인이란?

A: 스코프가 부모 자식 처럼 계층적으로 연결된 구조

전역 변수의 문제점

전역 변수는 모든 지역에서 참조할 수 있기 때문에 무분별한 사용은 피해야 한다. 전역 변수의 문제점과 전역 변수의 사용 억제할 수 있는 방법을 알아보고자 한다.

변수의 생명 주기

변수는 선언에 의해 생성되고 할당을 통해 값을 갖는다. 그리고 언젠가 소멸하게 되는데 이처럼 생성되고 소멸하는 사이클(cycle)을 생명 주기라 한다.

지역변수의 생명 주기

지역 변수의 생명주기는 메모리 공간이 확보된 시점부터 메모리 공간이 해제 되어 가용 메모리 풀에 반환되는 시점까지를 말하는데 이는 대부분 함수의 생명주기와 일치하다고 보면 된다. 다만 지역 변수가 함수보다 오래 생존하는 경우도 있는데(클로저) 그건 보통 변수는 자신이 등록된 스코프가 소멸(메모리 해제)될 때 할당된 메모리 공간은 그 누구도 참조하지 않게 되는데 이를 가비지컬렉터에 의해 해제되어 가용 메모리 풀에 반환되는데 할당된 메모리 공간을 그 누군가가 스코프를 참조하고 있으면 스코프는 소멸하지 않고 생존하게 된다. 이러한 현상으로 클로저를 설명할 수 있는데 이는 클로저 파트에서 설명하고자 한다.

그리고 지역변수도 호이스팅이 발생하는데 스코프 단위로 동작한다는 특징이 있다.

var x = 'global'

function foo() {
  //var x가 undefined로 호이스팅 되었다.
  console.log(x) //undefined
  var x = 'local'
}

foo()
console.log(x) // global

전역 변수의 생명 주기

자바스크립트의 전역코드는 특별한 진입점(entry point)^[1]이 없고 코드가 로드되자마자 곧바로 해석되고 실행된다. 즉, 전역 코드는 특별한 호출 없이 실행된다. 그리고 모든 코드가 실행되어 더 이상 실행할 코드가 없을 때 종료된다. 예를 들어 브라우저에서 var 키워드로 전역변수를 선언하면 window의 프로퍼티로 등록되는데 이 var 키워드로 선언한 변수는 브라우저를 종료할때까지 존재하게 된다.

전역 변수의 문제점

암묵적 결합

전역 변수를 선언했다는 건 코드 어디에서든지 전역 변수를 사용하겠다는 뜻이다. 이는 모든 코드가 전역 변수를 참조하고 변경할 수 있는 암묵적 결합을 허용하는 것이다.

긴 생명주기

전역 변수는 생명주기가 길다. 이는 메모리 공간을 오래 사용한다는 것이다. 또한 var 키워드는 변수의 중복 선언을 허용하는데 변수 이름이 중복되면 의도치 않은 재할당이 이뤄진다.

스코프 체인 상에서 종점에 존재

변수를 검색할 때 전역 변수가 가장 마지막에 검색된다는 것을 말하는데 이는 검색 속도가 느리다는것을 말한다. (검색 속도의 차이는 그다지 크지 않긴 하다)

네임스페이스 오염

자바스크립트는 파일을 분리했더라도 하나의 전역 스코프를 공유하게 되는데 만약 a라는 파일에서 사용한 변수 이름을 b라는 파일에서 사용하게 되면 예상치 못한 결과가 나올 수 있다.

전역 변수의 사용을 억제하는 방법

즉시 실행 함수

함수는 자신의 지역 스코프를 생성한다. 따라서 모든 코드를 즉시 실행 함수로 감싸면 모든 변수는 즉시 실행 함수의 지역변수가 된다. 이러한 특성을 이용해 전역 변수의 사용을 제한하는 방법이 있다.

;(function () {
  var foo = 10 // 즉시 실행 함수의 지역 변수
  //...
})()
console.log(foo)

모듈 패턴

모듈 패턴은 즉시 실행 함수(IIFE)를 사용하고 클로저를 통해 캡슐화를 구현할 수 있고 이를 통해 네임스페이스을 오염을 방지하여 전역 변수 사용을 억제 할 수 있다. 모듈 패턴은 클래스가 없었을 때 클래스를 모방해서 관련이 있는 변수와 함수를 모아 즉시 실행 함수로 감싸 하나의 모듈 처럼 만들었는데 모듈 패턴은 클로저를 기반으로 동작하기 때문에 클로저에 대해 알아야 이해 할 수 있다. 지금은 클로저라는 기능을 통해 전역 변수를 억제할 수 있다는 데 주목하자

var Counter = (function () {
  //private 변수
  var num = 0

  //외부로 공개할 데이터나 메서드를 프로퍼티로 추가한 객체를 반환한다.
  return {
    increase() {
      return ++num
    },
    decrease() {
      return --num
    },
  }
})()

//private 변수는 외부로 노출되지 않는다.
console.log(Counter.num) // undefined

console.log(Counter.increase()) // 1;
console.log(Counter.increase()) // 2;
console.log(Counter.decrease()) // 1;
console.log(Counter.decrease()) // 0;

ES6 모듈

파일 자체의 독자적인 모듈 스코프를 제공한다. 즉, 전역 변수를 사용할 수 없고 각 파일마다 자신만의 스코프 (파일 스코프)를 갖는다.

<!--HTML의 태그에서 자바스크립트 파일을 가져올 때 아래와 같이 사용,-->
<!--모듈파일은 .mjs라는 형식을 써주는게 좋음-->
<script type="module" src="lib.mjs"></script>
<script type="module" src="app.mjs"></script>

Q&A

Q. 전역변수의 문제점?

A:

1. 코드 어디서든 참조 하고 변경 할 수 있는 암묵적 결합을 허용한다.
2. 긴 생명 주기를 가져 메모리 리소스를 오랜 기간 소비한다.
3. 스코프 체인 상에서 종점에 존재하여 속도가 느리다.
4. 네임스페이스가 오염된다.

Q. 본인이 생각하기에 전역 변수의 사용을 억제하는 방법중에서 가장 유용한 방법은?

A: ES6 모듈을 사용하는 것 왜냐하면 일단 전역변수를 사용할 수 없고 파일 자체가 독자적인 모듈 스코프를 가지므로 네임스페이스가 오염되지 않아서 유용하다고 생각됨

let, const 키워드와 블록 레벨 스코프

var 키워드로 선언한 변수의 문제점

let과 const 키워드를 사용한 변수를 알아보기 전에 var 키워드로 선언한 변수의 문제점이 무엇인지 파악하고자 한다.

변수 중복 선언

var 키워드로 변수를 중복선언하면 초기화문(변수 선언과 동시에 초기값을 할당하는 문)이 있는 변수 선언문은 자바스크립트 엔진에 의해 var 키워드가 없는 것처럼 동작하고 초기화문이 없는 변수 선언문은 무시된다. 이때 에러는 발생하지 않는다. 만약 동일한 이름의 변수가 이미 선언되어 있는지 모르고 변수를 중복 선언하면서 값까지 할당했다면 의도치 않게 변수 값이 변경되는 부작용이 발생한다.

함수 레벨 스코프

var 키워드는 오로지 함수의 코드 블록만을 지역 스코프로 인정한다. 따라서 코드 블록 내에서 선언해도 모두 전역 변수가 되는데 이는 전역 스코프를 남발할 가능성을 높인다.

변수 호이스팅

변수 선언문 이전에 변수를 참조하는 것은 변수 호이스팅에 의해 에러를 발생시키지는 않지만 프로그램 흐름상 맞지 않을뿐더러 가독성을 떨어뜨리고 오류를 발생시킬 여지를 남긴다.

let 키워드

var 키워드와의 차이점을 중심으로 알아보고자 한다.

변수 중복 선언 금지

let 키워드로 이름이 같은 변수를 중복 선언하면 문법 에러(syntaxError)가 발생한다.

블록 레벨 스코프

모든 코드 블록(함수, if문, for문, while문, try/catch문 등)을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프를 따른다.

변수 호이스팅

변수 호이스팅이 발생하기는 하지만 변수 선언문 이전에 참조하면 참조 에러(ReferenceError)가 발생한다. 이는 let 키워드로 선언한 변수는 "선언 단계"와 "초기화 단계"가 분리 되어 진행되기 때문인데 선언 단계는 런타임 이전 평가 단계에서 진행되지만 초기화 단계는 변수 선언문에 도달했을 때 실행된다. 만약 초기화 단계가 실행되기 전에 변수에 접근하려고 하면 참조 에러가 발생하는데 스코프의 시작 지점부터 초기화 단계 시작 지점(변수 선언문)까지 변수를 참조 할 수 없는데 이 구간을 일시적 사각지대(Temporal Dead Zone; TDZ)이라고 부른다.

전역 객체와 let

var 키워드로 선언한 변수는 전역 객체 (브라우저라면 window, node.js는 global)의 프로퍼티가 된다. let 전역 변수는 보이지 않는 개념적인 블록(전역 렉시컬 환경의 선언적 환경 레코드. 이에 대해서는 실행컨텍스트에서 살펴본다) 내에 존재하게 된다.

const 키워드

const 키워드는 주로 상수(constant)를 선언하기 위해 사용하지만 반드시 상수만을 위해 사용하지는 않는다. const의 특징은 let과 대부분 동일하므로 let 키워드와 다른점을 중심으로 살펴보려고 한다.

선언과 초기화

const 키워드로 선언한 변수는 반드시 선언과 동시에 초기화 해야한다. 그렇지 않으면 문법 에러(SyntaxError: Missing initializer in const declaration)가 발생한다. 또한 let처럼 블록 레벨 스코프를 가지며, 변수 호이스팅이 발생하지 않는 것처럼 동작한다.

재할당 금지

var 또는 let 키워드와는 달리 재할당이 금지된다.

상수

원시 값은 변경 불가능한 값이기 때문에 원시값을 const 키워드로 선언한 변수에 값을 할당하면 변수 값을 변경할 수 없다. 이러한 특징을 이용해 const를 상수를 표현하는데 사용한다. 상수는 재할당이 금지된 변수를 말한다. 상수도 값을 저장하기 위한 메모리 공간이 필요하기 때문에 변수라고 할 수 있다. 다만 상수는 재할당이 금지될 뿐이다. 일반적으로 상수의 이름은 대문자로 선언해 상수임을 명확히 나타낸다. 여러 단어로 이루어져 있다면 언더스코어(_)로 구분한다.

const TAX_RATE = 0.1

const 키워드와 객체

const 키워드로 선언된 변수에 객체를 할당한 경우 값을 변경할 수 있다. 왜냐하면 const는 재할당을 금지할 뿐 "불변"을 의미하지 않는다. 새로운 값을 재할당 하는 것은 불가능 하지만 프로퍼티 동적 생성, 삭제, 프로퍼티 값의 변경을 통해 객체 변경은 가능하다. 재할당이 아닌 값을 변경했으므로 만약 객체가 변경되더라도 변수에 할당된 참조 값은 변하지 않는다.

Q&A

Q. let 키워드와 var 키워드의 차이점은?

A:

• var는 변수 중복선언이 가능하지만 let은 불가능 하다.
• var는 함수 레벨 스코프를 갖지만 let은 블록 레벨 스코프를 갖는다.
• var는 선언과 동시에 초기화가 이뤄 지지만 let은 런타임에 변수 선언문 까지 와야 초기화가 이뤄진다.
• var는 전역 객체에 할당되지만 let은 전역에 있더라도 전역 객체가 아닌 전역 렉시컬 환경의 선언적 환경 레코드에 존재한다.

Q. 일시적 사각지대란?

A: 변수가 선언은 됐는데 초기화가 안된상태라서 이 변수를 참조하려고 하면 오류가 발생하는데 선언 단계와 초기화 시작 지점 사이의 변수를 참조할 수 없는 구간을 일시적 사각지대라 부른다.

Q. const 키워드로 선언에 변수에 객체를 할당한 경우, 재할당 없이 객체를 변경할 수 있다. 이유는 무엇인가?

A: const 키워드는 재할당을 금지할 뿐 "불변"을 의미하지 않기 때문