[JS]스코프(Scope)

스코프(scope): 유효범위

모든 식별자(변수 이름, 함수 이름, 클래스 이름 등)는 자신이 선언된 위치에 의해 다른 코드가 식별자 자신을 참조할 수 있는 유효 범위가 결정된다. 이를 스코프라 한다. 즉, 스코프는 식별자가 유효한 범위를 말한다.

식별자는 어떤 값을 구별할 수 있어야하므로 유일(unique)해야 한다. 따라서 식별자인 변수 이름은 중복될 수 없다. 즉, 하나의 값은 유일한 식별자에 연결(name binding)되어야 한다. 

function add(x, y) {
  // 매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있다.
  // 즉, 매개변수의 스코프는 함수 몸체 내부이다.
  console.log(x, y) // 2 5
  return x + y;
}

add(2, 5);

// 매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있다.
console.log(x, y) // Error

변수는 코드의 가장 바깥 영역뿐 아니라 코드 블록이나 함수 몸체 내에서도 선언할 수 있다. 이때 코드 블록이나 함수는 중첩될 수 있다.

 

스코프를 통해 식별자인 변수 이름의 충돌을 방지한다. 스코프 내에서 식별자는 유일해야 하지만 다른 스코프에는 같은 이름의 식별자를 사용할 수 있다. 즉, 스코프는 네임스페이스다.

 

코드는 전역(global)과 지역(local)으로 구분할 수 있다.

구분	설명	스코프	변수
전역	코드의 가장 바깥 영역	전역 스코프	전역 변수
지역	함수 몸체 내부	지역 스코프	지역 변수

변수는 자신이 선언된 위치에 의해 자신의 스코프가 결정된다. 즉, 전역에서 선언된 변수는 전역 스코프를 가지고, 지역에서 선언된 변수는 지역 스코프를 갖는 지역 변수다.

 

전역 스코프: 코드의 가장 바깥 영역

전역에 변수를 선언하면 전역 스코프를 갖는 전역 변수가 되며 어디서든지 참조할 수 있다.

 

지역 스코프: 함수 몸체 내부

지역 변수는 자신의 지역 스코프와 하위 지역 스코프에서 유효하다.

 

스코프 체인(scope chain)

모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프이다. 모든 스코프는 하나의 계층적 구조로 연결되며 이것을 스코프 체인이라 한다.

함수는 중첩될 수 있으므로 함수의 지역 스코프도 중첩될 수 있다. 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖는다는 것을 의미한다.

변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색한다.

상위 스코프에서 유효한 변수는 하위 스코프에서 자유롭게 참조할 수 있지만 하위 스코프에서 유효한 변수를 상위 스코프에서 참조할 수 없다.

 

 

함수 레벨 스코프를 보기 전에 변수 var, const, let에 가서 다시 한번 읽어보자.

함수 레벨 스코프

함수 레벨 스코프는 코드 블럭이 아닌 함수에 의해서만 지역 스코프가 생성된다는 의미이다.

블록 레벨 스코프: 함수 몸체만이 아니라 모든 코드 블록(if, for, while,try/catch 등)이 지역 스코프를 만든다.

함수 레벨 스코프: 함수의 코드 블록(함수 몸체)만을 지역 스코프로 인정한다.

var x = 1;

function foo() {
  var x = 10;
  bar();
}

function bar() {
  console.log(x);
}

foo();  // ??
bar();  // ??

위 예제의 실행 결과는 bar 함수의 상위 스코프가 무엇인지에 따라 결정된다. 

1. 함수를 어디서 호출했는 지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.
2. 함수를 어디서 정의했는 지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.

1번 방식- bar 함수의 상위 스코프는 foo 함수의 지역 스코프와 전역 스코프

2번 방식- bar 함수의 상위 스코프는 전역 스코프

 

1번 방식을 동적 스코프(daynamic scope)라 한다. 함수를 정의하는 시점에는 함수가 어디서 호출될지 알 수 없기에 함수가 호출되는 시점에 동적으로 상위 스코프를 결정한다.

2번 방식을 렉시컬 스코프(lexical scope) 또는 정적 스코프(static scope)라 한다. 동적 스코프 방식처럼 상위 스코프가 동적으로 변하지 않고 함수 정의가 평가되는 시점에 상위 스코프가 정적으로 결정된다. 

 

자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르므로 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 함수의 호출 위치는 영향을 주지 않는다. 즉, 함수의 상위 스코프는 언제나 자신이 정의된 스코프이다.

함수가 호출될 때마다 함수의 상위 스코프를 참조할 필요가 있기 때문에 함수 정의(함수 선언문 또는 함수 표현식)가 실행되어 생성된 함수 객체는 이렇게 결정된 상위 스코프를 기억한다.

위 예시의 결과는 x의 값 1을 두 번 출력.

 

지역 변수의 생명 주기

변수는 생성되고 소멸하는 생명 주기가 존재한다. 생명 주기가 없다면 한번 선언된 변수는 프로그램을 종료하지 않는 한 영원히 메모리 공간을 점유하게 된다. 변수는 자신이 선언된 위치에서 생성되고 소멸하기에 전역 변수의 생명 주기는 애플리케이션의 생명 주기와 같고, 함수 내부에서 선언된 지역 변수는 함수가 호출되면 생성되고 함수가 종료하면 소멸한다.

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

변수는 런타임 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다. 이것은 전역 변수에 한정되는 것이고, 함수 내부에서 선언한 변수는 함수가 호출된 직후에 함수 몸체의 코드를 순차적으로 실행하기 이전에 먼저 실행된다.

함수 내부에 선언된 지역 변수의 생명 주기는 함수의 생명 주기와 대부분 일치하지만 지역 변수가 더 오래 생존하는 경우도 있다. 

 

변수의 생명 주기는 메모리 공간이 확보(allocate)된 시점부터 메모리 공간이 해제(release)되어 가용 메모리 풀(memory pool)에 반환되는 시점까지다. 할당된 메모리 공간은 더 이상 그 누구도 참조하지 않을 때 가비지 콜렉터에 의해 해제되어 가용 메모리 풀에 반환된다. 즉, 누군가가 메모리 공간을 참조하고 있으면 해제되지 않는다. 스코프도 마찬가지로 스코프를 참조하고 있으면 소멸하지 않는다. 일반적으로 함수가 종료하면 함수가 생성한 스코프도 소멸한다. 하지만 누군가가 스코프를 참조하고 있다면 해제되지 않는다.

var x = 'global';

function foo() {
  // 함수 내부가 실행되기 전 x가 이미 선언과 초기화가 됨. 할당이 되지 않음.
  console.log(x);  // undefined
  var x = 'local';
}

foo();
console.log(x);  // local

여기서 알 수 있는 점은 호이스팅은 스코프 단위로 동작한다는 것이다.

 

전역 변수의 문제점

암묵적 결합

모든 코드가 전역 변수를 참조하고 변경할 수 있는 암묵적 결합(implicit coupling)을 허용해 코드의 가독성을 낮추고 의도치 않게 상태가 변경되는 위험성을 높임.

 

긴 생명 주기

전역 변수는 생명 주기가 길기에 오랜 기간 메모리 리소스를 소비하고, 상태를 변경할 시간도 길고 기회도 많아진다.

 

스코프 체인 상에서 종점에 존재

전역 변수이 검색 속도가 가장 느리다.

 

네임스페이스 오염

파일이 분리되어 있다해도 하나의 전역 스코프를 공유하기에 다른 파일 내에서 동일한 이름으로 명명된 전역 변수나 함수가 같은 스코프 내에 존재할 경우 예상치 못한 결과를 초래한다.

 

전역 변수의 사용을 억제하는 방법

즉시 실행 함수

함수 정의와 동시에 호출되는 즉시 실행 함수는 단 한 번만 호출된다. 라이브러리 등에 자주 사용 됨.

모든 코드를 즉시실행함수로 감싸면 모든 변수는 즉시 실행 함수의 지역 변수가 된다. 

(function () {
  let foo = 10;
  // ...
}());

console.log(foo); // Error

 

네임스페이스 객체

전역에 네임스페이스 역할을 담당할 객체를 생성하고 전역 변수처럼 사용하고 싶은 변수를 프로퍼티로 추가하는 방법

let MYAPP = {}; // 전역 네임스페이스 객체

MYAPP.name = 'Lee';

console.log(MYAPP.name) // LEE

네임스페이스 객체에 또 다른 네임스페이스 객체를 프로퍼티로 추가해서 네임스페이스를 계층적으로 구성할 수 있다

 

모듈 패턴

클래스를 모방해서 관련이 있는 변수와 함수를 모아 즉시 실행 함수로 감싸 하나의 모듈을 만든다. 모듈 패턴은 클로저를 기반으로 동작한다. 전역 변수의 억제는 물론 캡슐화까지 구현할 수 있다는 특징이 있다. 

캡슐화: 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는 것.

캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정보 은닉(information hiding)이라 한다. 

 

ES6 모듈

ES6 모듈은 파일 자체의 독자적인 모듈 스코프를 제공한다.