목표

• 4장의 내용을 최대한 이해하고 정리하기

4장 변수

4-1. 변수(Variable)란 무엇인가?

• 컴퓨터는 사람을 모델로 디자인 되었기 때문에 사람과 유사하게 동작한다고 한다.

10 + 20

• 위 식을 사람과 컴퓨터는 어떻게 계산할까?

4-1-1. 사람의 연산 과정

• 먼저, 사람이 위 식을 계산하려면 10과 20이라는 숫자 그리고 +라는 기호의 의미를 알고 있어야 한다.
• 또한, 10 + 20 이라는 식의 의미를 해석할 줄 알아야 한다.
• 식의 의미를 해석하면 덧셈을 하기 위해 10과 20을 두뇌에 기억하며 결과값인 30 또한 두뇌에 기억한다.

4-1-2. 컴퓨터의 연산 과정

• 컴퓨터, 구체적으로 자바스크립트를 해석하고 실행하는 자바스크립트 엔진도 사람과 비슷하다.
• 먼저 연산자(+), 피연산자(10, 20)의 의미를 알고 있어야 하며 10 + 20 이라는 표현식의 의미도 알고 있어야 한다.
• 사람과의 가장 큰 차이점은 사람은 계산과 기억을 한 곳(두뇌)에서 하지만 컴퓨터는 연산을 담당하는 부분(CPU)과 기억을 담당하는 부분(메모리)이 나뉘어져 있다.

메모리(memory)란

• 메모리는 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀(memory cell)의 집합체이다.
• 메모리 셀의 크기는 1byte(8bit)이다. 즉, 컴퓨터는 1byte 단위로 데이터를 저장(Write)하고 읽어(Read) 들인다.
• 각 셀은 고유의 메모리 공간의 위치를 나타내는 메모리 주소(memory address)를 갖는다.
• 메모리의 저장되는 모든 값은 이진수로 저장된다.

• 이런 메모리의 특징을 가지고 다시 연산 과정을 살펴보면 다음과 같다.

  (1) 10과 20은 메모리 상의 임의의 위치(메모리 주소)에 저장된다.
  (2) CPU는 메모리 주소에 접근해 값을 읽어들여 연산을 수행한다.
  (3) 연산 결과로 생성된 값 30은 메모리 상의 임의의 위치에 저장된다.

  

4-1-3. 변수는 왜 필요한가?

• 30이라는 연산 결과를 한 번만 사용하면 문제가 없겠지만 연산 결과를 재사용한다고 했을 때는 문제가 발생한다.
• 물론, 메모리 주소를 통해 연산 결과 30이 저장된 메모리 공간에 접근하는 방법이 있겠지만 이는 치명적인 오류를 발생시킬 확률이 높은 아주 위험한 행동이다.
• 예를 들어, 운영체제가 실제로 사용하고 있는 값을 저장된 메모리 공간에 접근해 값을 변경하면 시스템이 멈추게 되는 치명적인 오류가 발생한다. 또한, 동일한 컴퓨터에서 동일한 코드를 실행해도 값이 저장된 메모리 주소가 똑같다고 보장할 수 없다.
• 이처럼 메모리 주소를 통해 값에 직접 접근하는 것은 올바른 방법이 아니다. 대부분의 언어가 그렇겠지만, 자바스크립트에서는 개발자의 직접적인 메모리 제어를 허용하지 않는다.

• 따라서, 프로그래밍 언어는 기억하고 싶은 값을 메모리에 저장하고 저장된 값을 읽어 들여 재사용하기 위해 변수(Variable)라는 매커니즘을 제공한다.

4-1-4. 그래서 변수가 뭔데요?

var result = 10 + 20

• 한마디로 연산 결과를 여러 곳에서 사용하고 싶을 때 사용하는 이름이다.
• 정확히 말하자면, 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 그리고 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름이다.

• 변수를 통해 값을 읽어 들이려고 요청을 하면 자바스크립트 엔진은 변수명과 매핑된 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근해서 저장된 값을 반환한다.

4-2. 식별자(Identifier)

• 식별자는 어떤 값을 구별해서 식별할 수 있는 고유한 이름을 말한다. 즉, 변수에서는 변수명이 식별자에 해당된다.

🤔 의문

• 값은 임의의 메모리 주소에 해당하는 메모리 공간에 저장되어 있다. 그렇다면 식별자는 무엇을 저장해야 메모리 공간에 있는 값에 접근 할 수 있을까?

답은 질문에 나와 있듯이 메모리 주소를 저장해야 한다. 식별자가 기억하고 있는 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 저장된 값에 접근할 수 있다.

• 참고로 식별자는 변수 뿐만 아니라 함수, 클래스 등 메모리 상에 존재하는 어떤 값을 식별할 수 있는 이름은 모두 식별자라고 부른다.

4-3. 변수 선언(Declaration)

• 변수, 함수, 클래스 등의 식별자는 선언을 함으로써 자바스크립트 엔진에 존재를 알린다.
• 즉, "변수를 선언한다." 의 의미는 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고 변수명과 확보된 메모리 주소의 공간의 주소를 연결해서 값을 저장할 수 있게 준비하는 것이다.
• 변수 선언에 의해 확보된 메모리 공간은 확보가 해제되기 전까지 누구도 학보된 메모리 공간을 사용할 수 없도록 보호되므로 안전하게 사용할 수 있다.

4-3-1. 자바스크립트의 변수 선언

• 자바스크립트에서 변수를 선언할 때는 var, let, const 키워드를 사용한다.
• ES6 문법이 도입되기 전까지 변수를 유일하기 선언할 수 있었던 키워드는 var였다.
• 하지만, var 키워드를 사용했을 때 여러 단점들이 존재했는데 가장 대표적인 것이 함수 레벨 스코프를 지원한다는 것이다. 이는 의도치 않게 전역 변수가 선언되어 심각한 문제가 발생할 수 있다.
  (자세한 내용은 스코프에서 확인할 수 있다.)

• 먼저, 다음과 같이 var 키워드를 사용해 변수를 선언해보면 다음과 같다.

var scope;

• 변수를 선언했으므로 자바스크립트 엔진은 변수명을 등록하고 저장할 메모리 공간을 확보한다.

🤔 의문

• 그렇다면 코드에서는 변수에 값을 할당하지 않았으므로 메모리 공간에는 빈 값으로 존재하는 것일까?

빈 값으로 존재하는 것이 일반적이다. 하지만, 자바스크립트 엔진에 의해 메모리 공간에는 undefined 라는 값이 암묵적으로 할당되어 초기화된다.

undefined

• 자바스크립트에서 제공하는 원시 타입의 값이다.
• 자세한 내용은 데이터 타입에서 확인할 수 있다.

• 결국, 자바스크립트 엔진은 변수 선언을 다음과 같이 2단계에 걸쳐 수행한다.

  (1) 선언 단계
       변수명을 등록해 자바스크립트 엔진에 변수의 존재를 알린다.
  (2) 초기화 단계
       메모리 공간을 확보하고 암묵적으로 undefined를 할당해 초기화한다.

4-3-2. 초기화를 거치는 이유

🤔 의문

• 자바스크립트 엔진이 암묵적으로 초기화를 진행하는 이유는 무엇일까?

결론부터 말하자면 쓰레기 값(garbage value)를 없애기 위해서다.

• 초기화 단계를 거치지 않는다면 확보된 메모리 공간에 다른 애플리케이션이 사용했던 값이 남아 있을 수 있다. 이러한 값을 쓰레기 값이라고 한다.
• 이처럼 var 키워드는 암묵적으로 초기화를 수행하므로 원하지 않는 값을 참조하는 행위를 방지할 수 있다.

4-4. 호이스팅(hoisting)

console.log(scope);

var scope;

• 위 코드를 실행하면 어떤 결과가 발생할까?
• 자바스크립트 코드는 인터프리터에 의해 한 줄씩 순차적으로 실행되므로 console.log(scope);가 가장 먼저 실행된다.
• 하지만, 아직 scope 변수의 선언이 실행되지 않았으므로 참조 에러(ReferenceError)가 발생할 것으로 예상된다.

참조 에러(ReferenceError)

• 값을 참조하려 했지만 자바스크립트 엔진이 등록된 식별자를 찾을 수 없을 때 발생하는 에러이다.

• 하지만, 예상과는 다르게 참조 에러가 발생하지 않고 undefined가 출력된다.

• 그 이유는 변수 선언이 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점, 즉 런타임(runtime)이 아니라 그 전 단계에서 실행되기 때문이다.

🤔 의문

• 어떻게 이게 가능한 것일까?

자바스크립트 엔진은 소스코드를 한 줄씩 순차적으로 실행되기 전 평가 과정을 거치면서 실행 준비를 하기 때문이다.

• 평가 과정에서 자바스크립트 엔진은 변수 선언을 포함한 모든 선언문을 소스코드에서 찾아내 먼저 실행한다.
• 그리고 이 평가 과정이 끝나야 비로소 변수 선언을 포함한 모든 선언문을 제외하고 한 줄씩 실행한다.

• 즉, 자바스크립트 엔진은 변수 선언이 소스코드 어디에 있든 상관 없이 어디서든지 변수를 참조할 수 있다.
• 이처럼, 변수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올린 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 호이스팅(hoisting)이라고 한다.
• 참고로 호이스팅은 변수뿐만 아니라 함수, 클래스 모두 적용된다.(단, 전역 변수에 한정된다.)

4-5. 값의 할당

var scope;
scope = 10;

• 변수에 값을 할당할 때는 할당 연산자(=)를 사용한다. 좌변에는 변수명을 우변에는 값을 할당한다.
• 변수 선언과 할당을 밑의 코드와 같이 하나로 표현할 수 있다. 위 아래 두 코드는 동일하게 동작한다.

var scope = 10;

• 하지만, 변수 선언과 값의 할당의 실행 시점이 다르다는 것이 중요하다.
• 변수 선언은 이전에 언급했듯이 호이스팅으로 인해 런타임(순차적으로 실행되는) 이전에 먼저 시작하지만 값의 할당은 소스코드가 순차적으로 시작하는 런타임에 실행된다.

console.log(scope);

var scope;
scope = 10;

console.log(scope);

• 위의 코드를 출력하면 다음과 같다.

• scope 변수에 값을 할당하기 전에 이미 변수 선언이 끝났고 메모리 공간을 확보해 undefined 로 초기화 되어 있다.
• 그리고 scope 변수에 값을 할당하면 undefined에서 새롭게 할당한 숫자 80으로 재할당된다.

🤔 의문

• 그렇다면 undefined 가 선언된 메모리 주소와 80으로 재할당 된 메모리 주소가 같을까?

그렇지 않다. undefined 가 저장된 메모리 주소에 해당하는 메모리 공간에 값을 지워서 다시 사용하는 것이 아니라 다른 메모리 주소에 새로운 공간을 확보하고 다른 그 곳에 값 80을 저장한다.

4-5-1. 가비지 컬렉터(garbage collector)

• 위에서 언급했듯이 변수에 값을 할당할 때 다른 메모리 주소에 공간을 확보한다. 다시 말해 기존에 할당되었던 메모리 주소의 공간은 어떤 식별자와도 연결되어 있지 않다.
• 그렇다면 undefined 가 저장되었던 메모리 주소에 해당하는 공간은 어떻게 될까?
• 이러한 불필요한 값들은 가비지 컬렉터에 의해 메모리에서 자동 해제 된다.

가비지 컬렉터(garbage collector)

• 가비지 컬렉터는 애플리케이션이 할당한 메모리 공간을 주기적으로 검사하여 사용하지 않은 메모리 즉, 어떤 식별자도 참조하지 않는 메모리 공간을 해제하는 역할을 한다.
• 자바스크립트는 가비지 컬렉터를 내장하고 있기 때문에 메모리 누수를 방지할 수 있다.

※ 값의 재할당(4-6), 식별자 네이밍 규칙(4-7)는 생략