[JS]생성자 함수에 의한 객체 생성

✅ 생성자 함수란? 

new 연산자와 함께 호출하여 객체를 생성하는 함수를 말한다. new 생성자 함수를 통해 생성된 객체를 우리는 인스턴스 라고 부른다. 이와 별개로, 자바스크립트에서는 Object, String, Number, Boolean 등과 같은 별도의 빌트인 생성자 함수를 제공한다.

🤔 생성자 함수를 이용하여 객체를 만드는 이유?

왜 생성자 함수를 이용하여 객체를 만드는가? 기존에 객체를 만들기 위해 {}를 이용한 리터럴 표현식을 사용하여 객체를 생성하였다. 아래 코드처럼 말이다.

const circle = {
  radius: 5,
  getDiameter() {
    return 2 * this.radius;
  }
};

console.log(circle.getDiameter());

객체 리터럴 방식에 의한 객체 생성 방식은 직관적이고 간편하지만 치명적인 문제점이 있다. 단 하나의 객체만 생성한다.

따라서 동일한 프로퍼티를 갖는 객체를 여러 개 생성해야 하는 경우 매번 같은 프로퍼티를 기술해야 하기 때문에 비효율적이다.

const circle1 = {
  radius: 5,
  getDiameter() {
    return 2 * this.radius;
  }
};

console.log(circle1.getDiameter()); //10

const circle2 = {
  radius: 5,
  getDiameter() {
    return 2 * this.radius;
  }
};

console.log(circle2.getDiameter()); //20

원을 표현한 객체인 circle1, circle2는 프로퍼티 구조가 동일하다. 객체 고유 상태인 radius 프로퍼티 값은 객체마다 다를 순 있지만 내장 메서드는 완전 동일하다. 이처럼 프로퍼티 구조가 동일함에도 중복 코드를 작성해야 하며 수 많은 객체를 생성해야 한다면 큰 문제가 발생한다. 새로운 프로퍼티를 추가하는데에도 번거로움이 생긴다. 이러한 문제를 생성자 함수가 해결 해준다.

 

 🟢생성자 함수의 객체 생성 방식

생성자 함수에 의한 객체 생성 방식은 마치 객체(인스턴스)를 생성하기 위한 템플릿(클래스)처럼 생성자 함수를 사용하여 프로퍼티 구조가 동일한 객체를 여러개 생성할 수 있다.

function Circle(radius) {
  // 생성자 함수 내부의 this는 생성자 함수가 생성할 인스턴스를 가리킴
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
};

// 인스턴스 생성
const circle1 = new Circle(10);
const circle25 = new Circle(25);
const circle100 = new Circle(100);

console.log(circle1.getDiameter()); //20
console.log(circle25.getDiameter()); //50
console.log(circle100.getDiameter()); //200

함수를 중복적으로 생성하지 않고 상태 값만 전달하여 객체를 생성하는 것을 볼 수 있다.

일반 함수와 동일한 방법으로 생성자 함수를 정의하고 new 연산자와 함께 호출하면 해당 함수는 생성자 함수로 동작한다. 만약 new 연산자와 함께 생성자 함수를 호출하지 않으면 일반 함수로 동작한다.

✅ 생성자 함수의 인스턴스 생성과정

생성자 함수는 인스턴스를 생성하는 것과 생성된 인스턴스를 초기화(인스턴스 프로퍼티 추가 및 초기값 할당)하는 것이다. 생성자 함수가 인스턴스를 생성하는 것은 필수이고, 생성된 인스턴스를 초기화하는 것은 옵션이다. 예제를 살펴보자.

// 생성자 함수
function Circle(radius) {
  // 인스턴스 초기화
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
};

// 인스턴스 생성
const circle1 = new Circle(5); // 반지름이 5인 Circle 객체를 생성

자바스크립트 엔진은 암묵적인 처리를 통해 인스턴스를 생성하고 반환한다. 그 과정을 살펴보자.

🟡 1. 인스턴스 생성과 this 바인딩

암묵적으로 빈 객체가 생성되는데 이 객체가 바로 (아직 미완성이지만) 생성자 함수가 생성한 인스턴스다. 그리고 이 빈객체, 즉 인스턴스는 this에 바인딩 된다. 생성자 함수 내부의 this가 생성자 함수가 생성할 인스턴스를 가리키는 이유가 바로 이것이다. 이 과정은 함수 몸체의 코드가 한 줄씩 실행되는 런타임 이전에 실행된다.

바인딩: 식별자와 값을 연결하는 과정의 의미함. 예를 들어, 변수 선언은 변수 이름(식별자)과 확보된 메모리 공간의 주소를 바인딩(연결)하는 것. this 바인딩은 this(키워드로 분류되지만 식별자 역할을 함)와 this가 가리킬 객체를 바인딩 함.

function Circle(radius) {
  // 1. 암묵적으로 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩
  console.log(this) // Circle {}

  // 2. this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화
  this.radius = radius;
  console.log(this) // { "radius" : 5 }
};

const circle1 = new Circle(5);

🟡 2. 인스턴스 초기화

생성자 함수에 있는 코드가 한 줄씩 실행되어 this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다. 즉, this에 바인딩되어 있는 인스턴스에 프로퍼티나 메서드를 추가하고 생성자 함수가 인수로 전달받은 초기값을 인스턴스 프로퍼티에 할당하여 초기화하거나 고정값을 할당한다. 

🟡 3. 인스턴스 반환

생성자 함수 내부의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.

function Circle(radius) {
  // 1. 암묵적으로 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩
  console.log(this) // Circle {}

  // 2. this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화
  this.radius = radius;
  console.log(this) // { "radius" : 5 }
  
  // 3. 위의 내용에 따라 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환됨.
  
  // 명시적으로 객체를 반환하면 암묵적인 this 반환이 무시됨.
  return {};
};

// 인스턴스 생성. Circle 생성자 함수는 암묵적으로 this를 반환함.
const circle1 = new Circle(5);

생성자 함수 내부에서 명시적으로 this가 아닌 다른 값을 반환하는 것은 생성자 함수의 기본 동작을 훼손한다. 생성자 함수 내부에서 return 문을 반드시 생략해야 한다.

🤔 내부 메서드 [[Call]]과 [[Construct]]

함수 선언문 또는 함수 표현식으로 정의한 함수는 일반적인 함수로서 호출할 수도 있지만 생성자 함수로서 호출할 수도 있다. 생성자 함수로서 호출한다는 것은 new 연산자와 함께 호출하여 객체를 생성하는 것을 의미한다. 함수는 객체이므로 일반 객체와 동일하게 동작할 수 있다. 함수 객체는 일반객체가 가지고 있는 내부 슬롯과 내부 메서드를 모두 가지고 있기 때문이다.

// 함수는 객체다.
function foo() {}

// 함수는 객체이므로 프로퍼티를 소유할 수 있다.
foo.prop = 10;

// 함수는 객체이므로 메서드를 소유할 수 있다.
foo.method = function() {
  console.log(this.prop);
};

foo.method(); // 10

함수는 객체이지만 일반 객체와는 다르다. 일반 객체는 호출할 수 없지만 함수는 호출할 수 있다. 함수 객체는 일반 객체가 가지고 있는 내부 슬롯과 메서드는 물론, 함수로서 동작하기 위해 함수 객체만을 위한 [[Environment]], [[FormalParameters]] 등의 내부 슬롯과 [[Call]], [[Construct]] 같은 내부 메서드를 추가로 가지고 있다.

 

일반 함수로서 호출되면 [[Call]]이 호출되고, new 연산자와 함께 생성자 함수로서 호출 되면 [[Construct]]가 호출된다.

function foo() {}

// 일반적인 함수로서 호출: [[Call]]
foo();

// 생성자 함수로서 호출: [[Construct]]
new foo();

[[Call]]을 갖는 함수 객체: callable = 호출할 수 있는 객체, 즉 함수

[[Construct]]를 갖는 함수 객체: constructor = 생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수

[[Construct]]를 갖지 않는 함수 객체: non-constructor = 생성자 함수로서 호출할 수 없는함수

 

모든 함수 객체는 내부 메서드 [[Call]]을 갖고 있으므로 호출할 수 있지만 무조건 [[Construct]]를 갖는 것은 아니다. 다시 말해, 함수 객체는 constructor일 수 있고 non-constructor일 수 있다. 

🟡 constructor와 non-constructor의 구분

constructor: 함수 선언문, 함수 표현식, 클래스(클래스도 함수다.)

non-constructor: 메서드(ES6 메서드 축약 표현), 화살표 함수

// 일반 함수 정의: 함수 선언문, 표현식
function foo() {}
const bar = function () {};
// 프로퍼티 x의 값으로 할당된 것은 일반 함수로 정의된 함수다. 이는 메서드로 인정하지 않는다.
const baz = {
  x : function () {}
};
// 일반 함수로 정의된 함수만이 constructor이다.
new foo(); // foo {}
new bar(); // bar {}
new baz.x(); // x {}

// 화살표 함수 정의
const arrow = () => {};
new arrow(); // TypeError: Arrow is not a constructor

// 메서드 정의: ES6의 메서드 축약 표현만 메서드로 인정한다.
const obj = {
  x() {}
};
new obj.x() // TypeError: obj.x is not a constructor

함수 정의 방식에 따라 constructor와 non-constructor를 구분하는 것을 알 수 있다. on-constructor인 함수 객체는 내부 메서드 [[Construct]]를 갖지 않기에 생성자 함수로서 호출하려하면 에러가 발생하는 것이다.

🟢 new 연산자

일반 함수와 생성자 함수에 특별한 형식적 차이는 없고, new 연산자와 함께 함수를 호출하면 해당 함수는 생성자 함수로 동작할 뿐이다. new 연산자를 사용하여 호출하면 [[Construct]]를 그게 아니면 [[Call]]이 호출되는 것이다. 단, new 연산자와 함께 호출하는 함수는 constructor이어야 한다. 

function Circle(radius) {
  // 생성자 함수 내부의 this는 생성자 함수가 생성할 인스턴스를 가리킴
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
};
// new 연산자 없이 생성자 함수 호출 시 일반 함수로서 호출
const circle = Circle(5); 
console.log(circle); // undefined

🟢 new.target - new 연산자 없이 호출되는 것을 방지

생성자 함수가 new 연산자 없이 호출되는 것을 방지하기 위해 파스칼 케이스 컨벤션을 사용하지만 실수는 언제나 발생할 수 있기에 ES6에서는 new.target을 지원한다. new.target은 this와 유사하게 constructor인 모든 함수 내부에서 암묵적인 지역 변수와 같이 사용되며 메타 프로퍼티라 부른다. 

 

생성자 함수가 호출되면 함수 내부의 new.target은 함수 자신을 가리킨다. new 연산자 없이 일반함수로서 호출된 함수 내부의 new.target은 undefined이다.

// 생성자 함수
function Circle(radius) {
// 이 함수가 new 연산자와 함께 호출되지 않았다면 new.target은 undefined
  if(!new.targe) {
  // new 연산자와 함께 생성자 함수를 재귀 호출하여 생성된 인스턴스를 반환.
    return new Circle(radius)
  }
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
};

// new 연산자 없이 생성자 함수 호출하여도 생성자 함수로서 호출
const circle = Circle(5); 
console.log(circle.getDiameter()); // 10

new.target을 사용할 수 없는 상황이라면 스코프 세이프 생성자 패턴을 사용해야 한다.