스코프(scope)
1. 스코프란?
scope는 자바스크립트 뿐만 아니라, 여러 프로그래밍 언어에서 사용되는 개념이다. 그런데 특별히 자바스크립트에서 유별난 특징이 있어 잘 배워두어야 한다.
var, let 또는 const 키워드로 선언한 변수의 스코프는 다르게 동작한다. 즉, 스코프는 변수 그리고 함수와 깊은 관련이 있다.
함수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있고, 함수 몸체 외부에서 함수 내부의 변수를 사용하는 것은 불가능하다. 이것은 매개변수를 참조할 수 있는 유효범위, 즉 매개변수의 스코프가 함수 몸체 내부로 한정되기 때문이다.
function add(x,y){
console.log(x,y);
return x+y;
}
add(2,5);
console.log(x,y)// error이처럼 함수 외부에서 함수 내부의 변수를 접근할 수 없는 것을 말한다.
그런데 다음과 같은 경우가 있다.
var var1 = 1;
if (true){
var var2 = 2;
if(true){
var var3 = 3;
}
}
function foo(){
var var4 = 4;
function bar(){
var var5 = 5;
}
}
console.log(var1); //1
console.log(var2); //2
console.log(var3); //3
console.log(var4); //error
console.log(var5); //errorif문 안에 있는 것들은 또 참조가 가능하다. 이는 코드 블럭 내에 선언된 변수는 접근이 가능하다. 단, 함수에서의 블럭은 다른 영역으로 분리되어 접근할 수가 없다.
변수는 자신이 선언된 위치에 의해 자신이 유효한 범위, 즉 다른 코드가 변수 자신을 참조할 수 있는 범위가 결정된다.
다시 말해 모든 식별자(변수 이름, 함수 이름, 클래스 이름 등)은 자신이 선언된 위치에 의해 다른 코드가 식별자 자신을 참조할 수 있는 유효 범위가 결정된다. 이를 스코프라 한다. 즉, 스코프는 식별자가 유효한 범위를 말한다
다음의 예제를 살펴보자
var x = "global"
function foo(){
var x = "local"
console.log(x) // local
}
foo()
console.log(x) // global자바스크립트 엔진은 이름이 같은 두 개의 변수 중에서 어떤 변수를 참조해야 할 것인지를 결정해야 한다. 이를 식별자 결정이라고 한다. 자바스크립트 엔진은 이러한 식별자 결정을 위해 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙을 하나 만들어낸다. 이것이 스코프가 되는 것이다.
자바스크립트 엔진은 코드를 실행할 때 코드의 문맥(context)을 고려한다. 코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는 지에 따라 위 예제의 console.log(x)가 어떤 x인지를 결정하는 것이다.
변수의 이름은 유일해야한다. 그러나 위의 예제는 변수의 이름이 동일한 경우를 일컫는데, 이 경우 스코프가 해당 변수가 어떤 변수인지를 가리키는 역할을 한다. 즉, 스코프는 네임스페이스와 같은 역할을 하여 변수 이름의 충돌을 방지하는 것이다.
코드의 문맥과 환경
코드가 어디서 실행되며, 주변에 어떤 코드가 있는지를 '렉시컬 환경'이라고 부른다. 즉, 코드의 문맥은 렉시컬 환경으로 이루어진다. 이를 구현한 것이 실행 컨텍스트이며, 코든 코드는 실행 컨텍스트에서 평가되고, 실행된다. 스코프는 실행 컨텍스트와 깊은 관련이 있다. 이후에 배우도록 하자
var 변수 선언 시에 변수 중복선언
function foo(){
var x = 1;
var x = 2;
console.log(x)// 2;
}
foo();var 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언이 허용된다. 이는 의도치 않게 변수값이 재할당되어 변경되는 부작용을 발생시킨다. 따라서 let이나 const를 사용하는 것이 좋다.
2. 스코프의 종류
코든느 전역(global)과 지역(local)로 구분할 수 있다.
var x = "global x";
var y = "global y";
function outer(){
var z = "outer's local z";
console.log(x); // global x
console.log(y); // global y
console.log(z); // outer's local z
function inner(){
var x = "inner's local x";
console.log(x); // inner's local x
console.log(y); // global y
console.log(z); // outer's local z
}
inner();
}
outer();
console.log(x); // global x
console.log(y); // global y지역과 지역 스코프
지역이란 함수 몸체 내부를 말한다. 지역은 지역 스코프를 만든다. 지역에 변수를 선언하면 지역 스코프를 갖는 지역 변수가 된다. 지역 변수는 자신이 선언된 지역과 하위 지역(중첩 함수)에서만 참조할 수 있다. 다시 말해, 지역 변수는 자신의 지역 스코프와 하위 지역 스코프에 유효하다.
즉, z는 outer함수에서 사용할 수 있지만, inner함수에서도 사용할 수 있다는 것이다. 그에 반해 전역 지역에서는 사용하지 못한다.
그런데, 잘보면 inner()함수에서는 전역 변수 x, outer 변수 x를 모두 참조한다. 그런데도 어떻게 자신의 지역 변수인 x를 참조하였을까??
이것은 자바스크립트 엔진이 스코프 체인을 통해 참조할 변수를 검색(identifier resolution)했기 때문이다.
3. 스코프 체인
함수 내부에는 함수를 생성할 수 있다. 함수는 중첩될 수 있으므로 함수의 지역 스코프도 중첩될 수 있다. 이는 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적인 구조를 갖는다. 다시 말해, 중첩 함수의 지역 스코프는 중첩 함수를 포함하는 외부 함수의 지역 스코프와 계층적 구조를 갖는다. 이때 외부 함수의 지역 스코프를 중첩 함수의 상위 스코프라 한다.
위의 예제에서 inner 함수의 스코프 체인을 도식화 하면 다음과 같다.
----------전역 스코프----------
x : "global x"
y : "global y"
otuer : function
------------------------------
↑
-------outer 지역 스코프-------
z : "outer's local z"
inner : function
------------------------------
↑
-------inner 지역 스코프-------
x : "inner's local x"
------------------------------ 이처럼 모든 스코프는 하나의 계층 구조로 연결되며, 모든 지역 스코프의 최상위 스코프가 전역 스코프이다. 그냥 클래스가 상속할 때의 모습을 생각하면 쉽다.
이렇게 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인이라고 한다.
변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프방향으로 이동하며, 선언된 변수를 검색한다. 이를 통해 상위 스코프에서 선언한 변수를 하위 스코프에서도 참조할 수 있다.
스코프 체인은 물리적인 실체로 존재한다. 자바스크립트 엔진은 코드(전역 코드와 함수 코드)를 실행하기에 앞서 위 그림과 유사한 자료구조인 렉시컬 환경을 실제로 생성한다. 변수 선언이 실행되면 변수 식별자가 이 자료구조에 키로 등록되고, 변수 할당이 일어나면 이 자료구조의 변수 식별자에 해당하는 값을 변경한다. 변수의 검색도 이 자료구조 상에서 이뤄진다.
렉스컬 환경
스코프 체인은 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 단방향으로 연결한 것이다. 전역 렉시컬 환경은 코드가 로드되면 곧바로 생성되고, 함수의 렉시컬 환경은 함수가 호출되면 곧바로 생성된다. 이는 추후에 더 배우도록 하자.
이를 통해 우리가 알 수 있는 것은, 스코프 체인에 의해 하위 스코프를 가지는 지역 스코프들은 상위 스코프에 접근할 수 있지만, 상위 스코프는 단방향으로 연결된 렉시컬 환경에서 하위로 갈 수 없어, 하위의 스코프를 참조할 수 없다.
마치 상속과 유사하게, 부모가 자식의 값을 참조할 수는 없어도, 자식이 부모의 값을 참조할 수 있는 것과 같다.
4. 함수 레벨 스코프
맨 위의 예제에서보면, 코드 블록인 if문이 아닌 함수에서만 스코프가 생기는 것을 알 수 있다. 이는 코드 블럭이 아닌 함수에 의해서만 지역 스코프가 생긴다는 것이다.
c,java 등 대부분의 언어에서는 함수의 몸체 뿐만아니라 코드 블럭(if, for, while, try/catch 등)이 지역 스코프를 만든다. 이러한 특성을 블록 레벨 스코프(block level scope)라 한다. 하지만, var키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블럭(함수 몸체)만을 지역 스코프로 인정한다. 이러한 특성을 함수 레벨 스코프라한다.
var x = 1;
if(true){
var x = 10;
}
console.log(x) // 10이 처럼, 코드 블럭인 if문은 블럭 레벨 스코프를 갖게 되는데, var로 선언된 변수는 함수 스코프 이외에는 지역 스코프로 보지않는다. 따라서, var로 선언된 x는 지역 스코프를 함께 쓰게되어 지역 스코프의 x값을 덮어씌은 것이다.
한 가지 예를 더 보면
var i = 10;
for(var i = 0; i <5 ; i++){
console.log(i); // 12345
console.log(i); // 5for문 코드 블럭 역시도 블럭 레벨 스코프를 갖지만, var로 선언되었기 때문에 i는 지역 변수가 아닌 전역 변수가 된다. 따라서, i는 중복 선언되고 의도치 않는 값이 변수에 재할당된다.
var 키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록만을 지역 스코프로 인정하지만 es6에 도입된 let, const는 블록 레벨 스코프를 지원한다. 이후에 알아보도록 하자
5. 렉시컬 스코프
var x = 1;
function foo() {
var x = 10;
bar();
}
function bar(){
console.log(x);
}
foo(); // 1
bar(); // 1이전과 다른 예제이다.
이전에는 함수 안에서 함수를 선언하였으나, 이제는 사용하는 것 밖에 안된다. 위 예제의 실행 결과는 bar함수의 상위 스코프가 무엇이냐에 따라 결정된다. 두 가지 패턴을 예측할 수 있다.
1. 함수를 어디서 호출했는 지에 따라 상위 스코프를 결정한다.
2. 함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.첫 번쨰 방식을 도입하면 bar함수의 상위 스코프는 foo함수의 지역 스코프와 전역 스코프가 된다. 두 번재 방식으로 함수의 상위 스코프를 결정한다면 bar함수의 상위 스코프는 전역 스코프일 것이다. 프로그래밍 언어는 일반적으로 둘 중 하나의 방식을 이용해 상위 스코프를 결정한다.
첫 번째 방식을 동적 스코프(dynamic score)라 한다. 함수를 정의하는 시점에는 함수가 어디서 호출될 지 알 수 없다. 따라서 함수가 호출되는 시점에 동적으로 삼위 스코프를 결정해야 하기 때문에 동적 스코프라 한다.
두 번째 방식을 렉시컬 스코프 또는 정적 시코프(static scope) 라 한다. 함수 정의가 평가되는 시점에 상위 스코프가 정적으로 결정되기 때문에 정적 스코프라 하는 것이다. 자바스크립트 역시도 정적 스코프를 따르고 대부분의 프로그래밍 언어 역시 렉시컬 스코프를 따른다.
자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르므로 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 함수가 호출된 위치는 상위 스코프 결정에 아무런 영향을 주지 않는다. 즉 함수의 상위 스코프는 언제나 자신을 정의한 스코프이다.
렉시컬 스코프는 클로저와 깊은 관련이 있는데 이는 추후에 배우도록 하자
