스코프
스코프(유효 범위)는 모든 프로그래밍 언어의 기본적이며 가장 중요한 개념이라고 할 수 있다. 특히 자바스크립트의 경우 다른 언어들의 스코프와 구별되는 특징이 있으므로 더 주의해야 한다. 그 특징에 대해 알아보겠다.
function add(x, y) {
// 매개변수의 스코프는 함수 몸체 내부이다.
console.log(x, y); // 7 5
return x + y;
}
add(7, 5);
// 매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조가능
console.log(x, y); // ReferenceError: x is not defiend
함수의 매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있다. 매개변수의 스코프가 함수 몸체 내부로 한정되기 때문이다.
var var1 = 1; // 코드 가장 바깥에서 선언
if(true) {
var2 = 2; // 코드 블록 내에서 선언
if(true){
var3 = 3;
}
}
function foo(){
var var4 = 4; // 함수 내에서 선언
function bar(){
var var5 = 5; // 중첩된 함수 내에서 선언
}
}
console.log(var1); // 1
console.log(var2); // 2
console.log(var3); // 3
console.log(var4); // ReferenceError
console.log(var5); // ReferenceError
함수안에 선언된 변수는 그 스코프가 함수 내부로 한정된다. 변수는 자신이 선언된 위치에 의해 자신의 스코프가 결정된다. 이는 변수뿐만 아니라 모든 식별자(변수 이름, 함수 이름, 클래스 이름 등등)도 그렇다.
var x = 'global';
function foo() {
var x = 'local';
console.log(x);
}
foo(); // 1 :local
console.log(x); // 2: global
코드 가장 바깥영역에 foo 함수 내부에 같은 이름으로 존재하는 변수 x를 선언하였고 1,2번에서 각각 x변수를 참조하고 있다. 이때 자바스크립트 엔진은 이름이 같은 두 개의 변수 중에서 어떤 변수를 참조해야 할지 결정해야 한다. 이를 식별자 결정 이라고 한다.
코드의 문맥과 환경
코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는지를 렉시컬 환경이라고 부른다. 코드의 문맥은 렉시컬 환경으로 이뤄진다. 이를 구현한 것이 실행 컨텍스트 이며, 모든 코드는 실행 컨텍스트에서 평가되고 실행된다.
위 코드에서 가장 바깥영역에 선언된 x변수는 어디에서든 참조할 수 있다. 하지만 foo 함수 내부에 선언된 x는 함수 내부에서만 참조할 수 있고, 함수 외부에선 참조할 수 없다. 이때 두변수는 식별자 이름은 동일하지만 스코프가 다른 별개의 변수라고 생각할 수 있다.
var 키워드
var 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프에서도 중복 선언이 가능하다. 이는 변수값이 재할당되는 부작용을 발생시킨다. ES6부터 생긴 let과 const는 같은 스코프 내에 중복 선언을 허용하지 않는다.
스코프의 종류
코드는 지역과 전역으로 구분할 수 있다. 이때 변수는 자신이 선언된 위치에 의해 자신의 스코프가 결정된다.
var x = 'global x';
var y = 'global y';
function outer() {
var z = `outer's local`;
console.log(x); // global x
console.log(y); // global y
console.log(z); // outer's local
function inner() {
var x = `inner's local`;
console.log(x); // inner's local'
console.log(y); // global y
console.log(z); // outer's local
}
inner();
}
outer();
console.log(x); // global x
console.log(z); // ReferenceError
전역과 전역스코프
전역이란 코드의 가장 바깥 영역을 말한다. 전역은 전역 스코프를 만들고, 전역에 변수를 선언하면 전역 스코프를 갖는 전역 변수가 된다. 위 코드에서 가장 바깥에 선언된 x와 y는 전역 변수이다. 전역 변수는 어디서든 참조할 수 있으므로 함수 내부에서도 참조할 수 있다.
지역과 지역 스코프
지역이란 위 코드에서 함수 몸체 내부를 말한다. 지역은 지역 스코프를 만든다. 지역변수는 자신이 선언된 지역과 하위 지역(중첩함수)에서만 참조할 수 있다. 즉 지역변수는 자신의 지역 스코프와 그 하위지역 스코프에서 유효하다. outer 함수 내부에 선언된 z 변수는 지역 변수다. 자신의 지역 스코프인 outer 함수 내부와 inner 함수 내부에서 참조 가능하다. 하지만 지역변수 z를 전역에서 참조하면 에러가 발생한다. inner 함수 내부에서 선언된 x 이외에 같은 이름을 가진 전역 변수 x가 존재한다. 이때 inner 함수에서 x를 참조하면 전역 변수 x를 참조하는 것이 아니라 inner 함수 내부에서 선언된 x변수를 참조한다. 이는 자바스크립트 엔진이 스코프 체인을 통해 참조할 변수를 검색했기 때문이다.
스코프 체인
스코프는 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖는다. 모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프다. 이렇게 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인이라고 한다. 변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하여 선언된 변수를 검색한다 (상향식). 이를 통해 상위 스코프에서 선언한 변수를 하위 스코프에서도 참조할 수 있는 것이다. 반대로 하위 스코프에서 유효한 변수를 상위 스코프에서 참조할 수 없다.
위 코드 기준으로 inner 함수 내에 y 변수를 보면, 먼저 지역 스코프에서 변수 y가 선언되었는지 검색한다. 존재하지 않으므로 상위 스코프인 outer 함수의 지역 스코프에서 찾아본다. 여기에도 존재하지 않으므로 상위 스코프인 전역 스코프로 이동한다. 전역 스코프에는 y가 정의되어 있으므로 검색된 변수를 참조하고 검색을 종료한다.
스코프 체인에 의한 함수 검색
function foo() {
console.log('global fnc foo');
}
function bar() {
function foo() {
console.log('local fnc foo');
}
foo(); // 1 : local fnc foo
}
bar();
1에서 foo 함수를 호출하면 자바스크립트 엔진은 함수를 호출하기 위해 먼저 함수를 가리키는 식별자 foo를 검색한다. 이처럼 함수도 식별자에 해당하기 때문에 스코프를 갖는다.
함수 레벨 스코프
C, 자바 같은 대부분의 프로그래밍 언어는 함수 몸체만이 아니라 모든 코드블록(if, for, while 등등)이 지역 스코프를 만든다. 이러한 특징을 블록 레벨 스코프라고 한다. 하지만 var 키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록만을 지역 스코프로 인정한다. 이러한 특성을 함수 레벨 스코프 라 한다.
var x = 1;
if(true) {
var x = 10;
}
위 코드에서 var 키워드로 선언된 변수는 함수의 코드 블록 (함수의 몸체)만을 지역 스코프로 인정한다. 함수 밖에서 var 키워드로 선언된 변수는 코드 블록 내에서 선언되었다고 하더라도 모두 전역 변수이다. 하지만 ES6에서 도입된 let, const는 블록 레벨 스코프를 지원한다.
렉시컬 스코프
var x = 1;
function foo() {
var x = 100;
bar();
}
function bar() {
console.log(x);
}
foo(); // 1
bar(); // 1
위 코드의 실행결과는 bar 함수의 상위 스코프가 무엇인지에 따라 결정된다. 그래서 두 가지 패턴을 예측할 수 있는데.
- 함수를 어디서 호출했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다. (동적 스코프)
- 함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다. (렉시컬 스코프, 정적 스코프)
1번의 방식일 경우 bar 함수의 상위 스코프는 foo 함수의 지역 스코프와 전역 스코프일 것이다. 2번 방식의 경우 bar 함수의 상위 스코프는 전역 스코프일 것이다. 프로그래밍 언어는 일반적으로 이 두가지 방식 중 한 가지 방식으로 함수의 상위 스코프를 결정한다. 자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르므로 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 함수가 호출된 위치는 상위 스코프 결정에 어떠한 영향도 주지 않는다. 즉, 함수의 상위 스코프는 언제나 자신이 정의된 스코프이다. 또한 호이스팅은 스코프 단위로 동작한다. 지역변수의 호이스팅은 지역 변수의 선언이 지역 스코프의 선두로 끌어올려진 것처럼 동작한다.
전역 변수의 사용을 억제하는 방법
전역 변수는 스코프 체인 상에서 최상단 즉 종점에 존재한다. 이는 변수를 검색할 때 전역 변수가 가장 마지막에 검색된다는 것을 의미한다. 즉, 전역 변수의 검색 속도가 가장 느리다. 검색 속도는 그다지 크지 않지만 속도의 차이는 분명히 있다.
즉시 실행 함수
함수 정의와 동시에 호출되는 즉시 실행 함수는 단 한 번만 호출된다. 모든 코드를 즉시 실행 함수로 감싸면 모든 변수는 즉시 실행 함수의 지역변수가 된다. 이러한 특성을 이용하여 전역 변수의 사용을 제한하는 방법이다.
(function () {
var test = 100;
// 생략...
}());
console.log(test); // ReferenceError
이 방법을 사용하면 전역 변수를 생성하지 않으므로 라이브러리 등에 자주 사용된다고 한다.
모듈 패턴
모듈 패턴은 클래스를 모방해서 관련이 있는 변수와 함수를 모아 즉시 실행 함수로 감싸 하나의 모듈을 만든다. 이 패턴은 클로저를 기반으로 동작한다. 모듈 패턴의 특징은 전역 변수의 억제는 물론, 캡슐화까지 구현할 수 있다는 것이다.
var Counter = (function () {
// private 변수
var num = 0;
// 외부로 공개할 데이터나 메서드를 프로퍼트로 추가한 객체를 반환한다.
return {
increase() {
return ++num;
},
decrease() {
return --num;
},
}
}());
// private한 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
위 코드의 즉시실행 함수는 객체를 반환한다. 이 객체에는 외부에 노출하고 싶은 변수나 함수를 담아서 반환하고, 반환되는 객체의 프로퍼티는 외부에 노출되는 퍼블릭 멤버이다. 외부로 노출하고 싶지 않은 변수나 함수는 반환하는 객체에 추가하지 않으면 외부에서 접근할 수 없는 프라이빗 멤버가 된다.
ES6 모듈
ES6 모듈을 사용하면 더는 전역 변수를 사용할 수 없다. 파일 자체의 독자적인 모듈 스코프를 제공하기 때문이다. 따라서 모듈 내에서 var 키워드로 선언한 변수는 더는 전역 변수가 아니며 window 객체의 프로퍼티도 아니다. 모듈의 파일 확장자는 mjs를 권장한다.
<script type="module" src="lib.mjs"></script>
<script type="module" src="app.mjs"></script>
단 ES6 모듈은 IE를 포함한 구형 브라우저에는 동작하지 않는다. 아직까지는 브라우저가 지원하는 ES6 모듈 기능보다는 Webpack 등의 모듈 번들러를 사용하는 것이 일반적이라고 한다.
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