[TIL] 모던 자바스크립트 Deep Dive - 원시 값과 객체의 비교

hangkemiii·2022년 1월 19일

모던 자바스크립트 Deep Dive

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11장. 원시 값과 객체의 비교

자바스크립트가 제공하는 7가지 데이터 타입(숫자, 문자열, 불리언, null, undefined, 심벌, 객체 타입)은 크게 원시 타입(Primitive type)과 객체 타입(Object/reference type)으로 구분할 수 있다.

원시 타입과 객체 타입은 크게 세 가지 측면에서 다르다.

원시 타입의 값은 변경 불가능한 값이다. 이에 비해 객체(참조) 타입의 값은 변경 가능한 값이다.
원시 값을 변수에 할당하면 변수에는 실제 값이 저장된다. 이에 비해 객체를 변수에 할당하면 변수에는 참조 값이 저장된다.
원시 값을 갖는 변수에 할당하면 원본의 원시 값이 복사되어 전달된다. 이를 값에 의한 전달이라 한다. 이에 빅해 객체를 가리키는 변수를 다른 변수에 할당하면 원본의 참조 값이 복사되어 전달된다. 이를 참조에 의한 전달이라 한다.

원시 값

변경 불가능한 값

원시 타입의 값, 즉 원시 값은 변경 불가능한 값이다. 다시 말해, 한번 생성된 원시 값은 읽기 전용 값으로서 변경할 수 없다.

변수는 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름이고, 값은 변수에 저장된 데이터로서 표현식이 평가되어 생성된 결과를 말한다. 변경 불가능하다는 것은 변수가 아니라 값에 대한 진술이다. 즉, "원시 값은 변경 불가능하다"는 말은 원시 값 자체를 변경할 수 없다는 것이지 변수 값을 변경할 수 없다는 것이 아니다.

변수의 상대 개념인 상수는 재할당이 금지된 변수를 말한다. 상수도 값을 저장하기 위한 메모리 공간이 필요하므로 변수라고 할 수 있지만, 단 한번만 할당이 허용되므로 재할당이 금지된 변수일 뿐이다.

// const 키워드를 사용해 선언한 변수는 재할당이 금지된다. 상수는 재할당이 금지된 변수일 뿐이다.

const o = {};

// const 키워드를 사용해 선언한 변수에 할당한 원시 값(상수)는 변경할 수 없다.
// 하지만 const 키워드를 사용해 선언한 변수에 할당한 객체는 변경할 수 있다.
o.a = 1;
console.log(o); // {a: 1}

원시 값은 변경 불가능한 값, 즉 읽기 전용 값이다. 이러한 원시 값의 특성은 데이터의 신뢰성을 보장한다.

원시 값을 할당한 변수에 새로운 원시 값을 재할당하면 메모리 공간에 저장되어 있는 재할당 이전의 원시 값을 변경하는 것이 아니라 새로운 메모리 공간을 확보하고 재할당한 원시 값을 저장한 후, 변수는 새롭게 재할당한 원시 값을 가리킨다. 이때 변수가 참조하던 메모리 공간의 주소가 바뀐다. 변수가 참조하던 메모리 공간의 주소가 변경된 이유는 변수에 할당된 원시 값이 변경 불가능한 값이기 때문이다. 값의 이러한 특성을 불변성(Immutability)이라 한다.

불변성을 갖는 원시 값을 할당한 변수는 재할당 이외에 변수 값을 변경할 수 있는 방법이 없다. 만약 재할당 이외에 원시 값인 변수 값을 변경할 수 있다면 예기치 않게 변수 값이 변경될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 값의 변경, 즉 상태 변경을 추적하기 어렵게 만든다.

문자열과 불변성

원시 값인 문자열은 다른 원시 값과 비교할 때 독특한 특징이 있다. 문자열은 0개 이상의 문자로 이뤄진 집합을 말하며, 1개의 문자는 2바이트의 메모리 공간에 저장된다. 따라서 문자열은 몇 개의 문자로 이뤄졌느냐에 따라 필요한 메모리 공간의 크기가 결정된다. 숫자 값은 1도, 1000000도 동일한 8바이트가 필요하지만 문자열의 경우 1개의 문자로 이뤄진 문자열은 2바이트, 10개의 문자로 이뤄진 문자열은 20바이트가 필요하다.

// 문자열은 0개 이상의 문자로 이뤄진 집합이다.
var str1 = ''; // 0개의 문자로 이뤄진 문자열(빈 문자열)
var str2 = 'Hello'; // 5개의 문자로 이뤄진 문자열

자바스크립트는 개발자의 편의를 위해 원시 타입인 문자열 타입을 제공한다. 이것은 문자열이 생성된 이후에는 변경할 수 없음을 의미한다.

var str = 'Hello';
str = 'world';

문자열 'Hello'와 'world'는 모두 메모리에 존재한다. 하지만 두 번째 문이 실행되면 이전에 생성된 문자열 'Hello'를 수정하는 것이 아니라 새로운 문자열 'world'를 메모리에 생성하고 식별자 str은 문자열 'Hello'를 가리키고 있다가 문자열 'world'를 가리키도록 변경되었을 뿐이다.

문자열은 유사 배열 객체 이면서 이터러블이므로 배열과 유사하게 각 문자에 접근할 수 있다.

유사 배열 객체(Array-like object)

유사 배열 객체란 마치 배열처럼 인덱스로 프로퍼티 값에 접근할 수 있고 length 프로퍼티를 갖는 객체를 말한다. 문자열은 마치 배열처럼 인덱스를 통해 각 문자에 접근할 수 있으며, length 프로퍼티를 갖기 때문에 유사 배열 객체이고 for 문으로 순회할 수도 있다.

var str = 'string';

// 문자열은 유사 배열이므로 배열과 유사하게 인덱스를 사용해 각 문자에 접근할 수 있다.
console.log(str[0]); // s

// 원시 값인 문자열이 객체처럼 동작한다.
console.log(str.length); // 6
console.log(str.toUpperCase()); // STRING

// 하지만 문자열은 원시 값이므로 변경할 수 없다. 이때 에러가 발생하지 않는다.
str[0] = 'S';

console.log(str); // string

str[0] = 'S' 처럼 이미 생성된 문자열의 일부 문자를 변경해도 반영되지 않는다. 문자열은 변경 불가능한 값이기 때문이다. 이는 데이터의 신뢰성을 보장한다.

값에 의한 전달

var score = 80;
var copy = score;

console.log(score); // 80
console.log(copy); // 80

score = 100;

console.log(score); // 100
console.log(copy); // 80

score 변수에 숫자 값 80을 할당했다. 그리고 copy 변수에 score 변수를 할당했다. 그 후, score 변수에 새로운 숫자 값 100을 재할당하면 copy = score에서 score는 변수 값 80으로 평가되므로 copy 변수에도 새로운 숫자 값 80이 생성되어 할당된다.

이처럼 변수에 원시 값을 갖는 변수를 할당하면 변수(copy)에는 할당되는 변수(score)의 원시 값이 복사되어 전달된다. 이를 값에 의한 전달이라 한다.

var score = 80;
var copy = score;

console.log(score, copy); // 80 80
console.log(score === copy); // true

이때 score 변수와 copy 변수는 숫자 값 80을 갖는다는 점에서는 동일하지만, score 변수와 copy 변수의 값 80은 다른 메모리 공간에 저장된 별개의 값이다. 따라서 score 변수의 값을 변경해도 copy 변수의 값에는 어떠한 영향도 주지 않는다.

참고로 "값에 의한 전달"이라는 용어는 자바스크립트를 위한 용어가 아니므로 사실 오해가 있을 수도 있다. 엄격하게 표현하면 변수에는 값이 전달되는 것이 아니라 메모리 주소가 전달되기 때문이다. 이는 변수와 같은 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있기 때문이다.

var copy = score;

위 예제의 경우 score는 식별자 표현식으로서 숫자 값 80으로 평가된다. 이때 두 가지 평가 방식이 가능하다.

새로운 80을 생성(복사)해서 메모리 주소를 전달하는 방식. 이 방식은 할당 시점에 두 변수가 기억하는 메모리 주소가 다르다.
score의 변수값 80의 메모리 주소를 그대로 전달하는 방식. 이 방식은 할당 시점에 두 변수가 기억하는 메모리 주소가 같다. (파이썬이 이처럼 동작)

이처럼 "값에 의한 전달"도 사실은 값을 전달하는 것이 아니라 메모리 주소를 전달한다. 단, 전달된 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근하면 값을 참조할 수 있다.

중요한 것은 변수에 원시 값을 갖는 변수를 할당하면 변수 할당 시점이든, 두 변수 중 어느 하나의 변수에 값을 재할당하는 시점이든 결국은 두 변수의 원시 값은 서로 다른 메모리 공간에 저장된 별개의 값이 되어 어느 한쪽에서 재할당을 통해 값을 변경하더라도 서로 간섭할 수 없다는 것이다.

객체

객체는 프로퍼티의 개수가 정해져 있지 않으며, 동적으로 추가되고 삭제할 수 있다. 또한 프로퍼티의 값에도 제약이 없다. 따라서 객체는 원시 값과 같이 확보해야 할 메모리 공간의 크기를 사전에 정해 둘 수 없다.

객체는 원시 값과는 다른 방식으로 동작하도록 설계되어 있다.

자바스크립트 객체의 관리 방식

자바스크립트 객체는 프로퍼티 키를 인덱스로 사용하는 해시 테이블(해시 테이블은 연관 배열이라 부르기도 한다)이라고 생각할 수 있다. 대부분의 자바스크립트 엔진은 해시 테이블과 유사하지만 높은 성능을 위해 일반적인 해시 테이블보다 나은 방법으로 객체를 구현한다.

자바스크립트는 클래스 없이 객체를 생성할 수 있으며 객체가 생성된 이후라도 동적으로 프로퍼티와 메서드를 추가할 수 있다. 이는 사용하기 매우 편리하지만 성능 면에서는 이론적으로 클래스 기반 객체지향 프로그래밍 언어의 객체보다 생성과 프로퍼티 접근에 비용이 더 많이 드는 비효율적인 방식이다.

따라서 V8 자바스크립트 엔진에서는 프로퍼티에 접근하기 위해 동적 탐색 대신 히든 클래스라는 방식을 사용해 C++ 객체의 프로퍼티에 접근하는 정도의 성능을 보장한다. 히든 클래스는 자바와 같이 고정된 객체 레이아웃(클래스)과 유사하게 동작한다.

변경 가능한 값

객체(참조)타입의 값, 즉 객체는 변경 가능한 값이다.

var person = {
  name: 'Lee'
};

원시 값을 할당한 변수는 원시 값 자체를 값으로 갖는다. 하지만 객체를 할당한 변수가 기억하는 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근하면 참조 값에 접근할 수 있다. 참조 값은 생성된 객체가 저장된 메모리 공간의 주소, 그 자체다.

원시 값을 할당한 변수를 참조하면 메모리에 저장되어 있는 원시 값에 접근한다. 하지만 객체를 할당한 변수를 참조하면 메모리에 저장되어 있는 참조 값을 통해 실제 객체에 접근한다.

// 할당이 이뤄지는 시점에서 객체 리터럴이 해석되고, 그 결과 객체가 생성된다.
var person = {
  name: 'Kyeom'
};

// person 변수에 저장되어 있는 참조 값으로 실제 객체에 접근한다.
console.log(person); // {name: 'Kyeom'}

원시 값은 변경 불가능한 값이므로 원시 값을 갖는 변수의 값을 변경하려면 재할당 외에는 방법이 없다. 하지만 객체는 변경 가능한 값이다. 따라서 객체를 할당한 변수는 재할당 없이 객체를 직접 변경할 수 있다. 즉, 재할당 없이 프로퍼티를 동적으로 추가할 수도 있고 프로퍼티 값을 갱신할 수도 있으며 프로퍼티 자체를 삭제할 수도 있다.

var person = {
  name: 'Kyeom'
};

// 프로퍼티 값 갱신
person.name = 'Kim';

// 프로퍼티 동적 생성
person.address = 'Seoul';

console.log(person); // {name: "Kim", address: "Seoul"}

앞에서 언급했듯이 객체를 생성하고 관리하는 방식은 매우 복잡하며 비용이 많이 드는 일이다. 객체를 변경 할 때마다 원시 값처럼 이전 값을 복사해서 새롭게 생성한다면 크기가 매우 클 수도 있고, 원시 값처럼 크기가 일정하지도 않으며, 프로퍼티 값이 객체일 수도 잇어서 복사해서 생성하는 비용이 많이 든다.

따라서 메모리를 효율적으로 사용하기 위해, 그리고 객체를 복사해 생성하는 비용을 절약하여 성능을 향상시키기 위해 객체는 변경 가능한 값으로 설계되어 있다.

객체는 이러한 구조적 단점에 따른 부작용이 있다. 그것은 원시 값과는 다르게 여러 개의 식별자가 하나의 객체를 공유할 수 있다는 것이다.

참조에 의한 전달

여러 개의 식별자가 하나의 객체를 공유할 수 있다는 것이 무엇을 의미하는지, 이로 인해 어떤 부작용이 발생하는지 확인해 보자.

var person = {
  name: 'Lee'
};

// 참조 값을 복사(얕은 복사)
var copy = person;

객체를 가리키는 변수(원본, person)을 다른 변수(사본, copy)에 할당하면 원본의 참조 값이 복사되어 전달된다. 이를 참조에 의한 전달이라 한다.

이때 원본 person과 사본 copy는 저장된 메모리 주소는 다르지만 동일한 참조 값을 갖는다. 다시 말해, 원본과 사본 모두 동일한 객체를 가리킨다. 이것은 두 개의 식별자가 하나의 객체를 공유한다는 것을 의미한다. 따라서, 원본 또는 사본 중 어느 한쪽에서 객체를 변경(변수에 새로운 객체를 재할당하는 것이 아니라 객체의 프로퍼티 값을 변경하거나 프로퍼티를 추가, 삭제)하면 서로 영향을 주고 받는다.

var person = {
  name: 'Lee'
};

var copy = person;
console.log(copy === person); // true

copy.name = 'Kyeom';

person.address = 'Seoul';

// copy와 person은 동일한 객체를 가리킨다.
// 따라서 어느 한쪽에서 객체를 변경하면 서로 영향을 주고받는다.
console.log(person); // {name: "Kim", address: "Seoul"}
console.log(copy); // {name: "Kim", address: "Seoul"}

결국 "값에 의한 전달"과 "참조에 의한 전달"은 식별자가 기억하는 메모리 공간에 저장되어 있는 값을 복사해서 전달한다는 면에서 동일하다 다만 식별자가 기억하는 메모리 공간, 즉 변수에 저장되어 있는 값이 원시 값이나 참조 값이냐의 차이만 있을 뿐이다. 따라서 자바스크립트는 "참조에 의한 전달"은 존재하지 않고 "값에 의한 전달"만이 존재한다고 말할 수 있다.

var person1 = {
  name: 'Lee'
};

var person2 = {
  name: 'Lee'
};

var person3 = {
  name: 'Kyeom'
};

// 프로퍼티는 같지만 다른 메모리에 저장된 별도의 객체이다.
console.log(person1 === person2); // false
// 원시 값 비교
console.log(person1.name === person2.name); // true
console.log(person1.name === person3.name); // false;

hangkemiii

Front-End Developer

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