[JS] 19장 프로토타입(1)

sohyeon kim·2022년 7월 11일

JavaScript

꽉잡아스크립트 스터디

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자바스크립트는 클래스 기반 객체지향 프로그래밍 언어보다 효율적이며 강력한 객체지향 프로그래밍 능력을 지니고 있는 프로토타입 기반의 객체지향 프로그래밍 언어다.

자바스크립트는 객체 기반의 프로그래밍 언어이며 자바스크립트를 이루고 있는 거의 '모든 것'이 객체다.

19.1 객체지향 프로그래밍

객체지향 프로그래밍은 실세계의 실체(사물이나 개념)를 인식하는 철학적 사고를 프로그래밍에 접목하려는 시도에서 시작한다.

속성을 통해 여러 개의 값을 하나의 단위로 구성한 복합적인 자료구조를 객체라하며, 객체 지향 프로그래밍은 독립적인 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임이다.

원이라는 개념을 객체로 만들어보자.

원에는 반지름이라는 속성이 있다. 이 반지름을 가지고 원의 지름, 둘레, 넓이를 구할 수 있다.
반지름은 원의 상태를 나타내는 데이터이며 원의 지름, 둘레, 넓이를 구하는 것은 동작이다.

객체지향 프로그래밍은 객체의 상태를 나타내는 데이터와 상테 데이터를 조작할 수 있는 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶어 생각한다.

즉 객체는 상태 데이터와 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶은 복합적인 자료구조이다.
여기서 객체의 상태 데이터를 프로퍼티, 동작을 메서드라 부른다.

19.2 상속과 프로토타입

상속은 객체지향 프로그래밍의 핵심 개념으로, 어떤 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있는 것을 말한다.

19.3 프로토타입

프로토타입 객체(또는 줄여서 프로토타입)란 객체지향 프로그래밍의 근간을 이루는 객체 간 상속을 구현하기 위해 사용된다.

프로토타입은 어떤 객체의 상위(부모) 객체의 역할을 하는 객체로서 다른 객체에 공유 프로퍼티(메서드 포함)을 제공한다.
프로토타입을 상속받은 하위(자식) 객체는 상위 객체의 프로퍼티를 자신의 프로퍼티처럼 자유롭게 사용할 수 있다.

19.3.1 proto 접근자 프로퍼티

모든 객체는 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입, 즉 [[Prototype]] 내부 슬롯에 간접적으로 접근할 수 있다.

► __proto__ 는 접근자 프로퍼티다.

► __proto__ 접근자 프로퍼티는 상속을 통해 사용된다.

► __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하는 이유

[[Prototype]] 내부 슬롯의 값, 즉 포로토타입에 접근하기 위해 접근자 프로퍼티를 사용하는 이유는 상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해서다.
프로토타입 체인은 단방향 링크드 리스트로 구현되어야한다.
다시 말해 순환참조하는 프로토타입 체인이 만들어지면 프로토타입 체인 종점이 존재하지 않기 때문에 프로토타입 체인에서 프로퍼티를 검색할 때 무한루프 에 빠진다.

► __proto__ 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 직접 사용하는 것은 권장하지 않는다.

__proto__ 접근자 프로퍼티 대신 프로토타입의 참조를 취득하고 싶은 겨우에는 Object.getPrototypeOf 메서드를 사용한다.
프로토타입을 교체하고 싶은 경우에는 Object.setPrototypeOf 메서드를 사용할 것을 권장한다.

19.3.2 함수 객체의 prototype 프로퍼티

함수 객체만이 소유하는 prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로토타입을 가리킨다.

// 함수 객체는 prototype 프로퍼티를 소유한다.
(function () {}).hasOwnProperty('prototype'); // -> true

// 일반 객체는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않는다.
({}).hasOwnProperty('prototype'); // -> false

prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 객체(인스턴스)의 프로토타입을 가리킨다.
따라서 생성자 함수로 호출할 수 없는 화살표 함수와 ES6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않으며 프로토타입도 생성하지 않는다.

// 화살표 함수는 non-constructor다.
const Person = name => {
  this.name = name;
};

// non-constructor는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않는다.
console.log(Person.hasOwnProperty('prototype')); // false

// non-constructor는 프로토타입을 생성하지 않는다.
console.log(Person.prototype); // undefined

// ES6의 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드는 non-constructor다.
const obj = {
  foo() {}
};

// non-constructor는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않는다.
console.log(obj.foo.hasOwnProperty('prototype')); // false

// non-constructor는 프로토타입을 생성하지 않는다.
console.log(obj.foo.prototype); // undefined

아래는 생성자 함수로 객체를 생성한 후 __proto__ 접근자 프로퍼티와 prototype 프로퍼티로 프로토타입 객체에 접근한 예시이다.

// 생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
}
// Person 이라는 생성자 함수를 사용해서 me 인스턴스 생성 
const me = new Person('Lee');

// 결국 Person.prototype과 me.__proto__는 결국 동일한 프로토타입을 가리킨다.
console.log(Person.prototype === me.__proto__);  // true
console.log(me.constructor === Person);

__proto__ 로 접근했을때 그리고 getPrototypeof(me) 로 접근했을때 Person.protype이 같다.

19.3.3 프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

즉 me 객체에는 constuctor 프로퍼티가 없지만 me 객체의 프로토타입인 Person.prototype에는 constructor 프로퍼티가 있다. 따라서 me 객체는 프로토타입인 Person.prototype의 constructor 프로퍼티를 상속받아 사용할 수 있다.

19.4 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입

생성자 함수에 의해 생성된 인스턴스는 프로토타입의 constructor 프로퍼티에 의해 생성자 함수와 연결된다.
이때 constructor 프로퍼티가 가리키는 생성자 함수는 인스턴스를 생성한 생성자 함수다.

// obj 객체를 생성한 생성자 함수는 Object다.
const obj = new Object();
console.log(obj.constructor === Object); // true

// add 함수 객체를 생성한 생성자 함수는 Function이다.
const add = new Function('a', 'b', 'return a + b');
console.log(add.constructor === Function); // true

// 생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
}

// me 객체를 생성한 생성자 함수는 Person이다.
const me = new Person('Lee');
console.log(me.constructor === Person); // true

하지만 리터럴 표기법에 의한 객체 생성 방식과 같이 new 연산자와 함께 생성자 함수를 호출하여 인스턴스를 생성하지 않는 객체 생성 방식도 있다.

// 객체 리터럴
const obj = {};

// 함수 리터럴
const add = function (a, b) { return a + b; };

// 배열 리터럴
const arr = [1, 2, 3];

// 정규표현식 리터럴
const regexp = /is/ig;

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 물론 프로토타입이 존재한다.

하지만 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 경우 프로토타입 constructor 프로퍼티가 가리키는 생성자 함수가 반드시 객체를 생성한 생성자 함수라고 단정할 수는 없다.

// obj 객체는 Object 생성자 함수로 생성한 객체가 아니라 객체 리터럴로 생성했다.
const obj = {};

// 하지만 obj 객체의 생성자 함수는 Object 생성자 함수다.
console.log(obj.constructor === Object); // true

object 생성자 함수에 인수를 전달하지 않거나 undefined 또는 null을 인수로 전달하면서 호출하면 내부적으로Object.prototype을 프로토타입으로 갖는 빈 객체를 생성한다.

// 2. Object 생성자 함수에 의한 객체 생성
// Object 생성자 함수는 new 연산자와 함께 호출하지 않아도 new 연산자와 함께 호출한 것과 동일하게 동작한다.
// 인수가 전달되지 않았을 때 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 빈 객체를 생성한다.
let obj = new Object();
console.log(obj); // {}

// 1. new.target이 undefined나 Object가 아닌 경우
// 인스턴스 -> Foo.prototype -> Object.prototype 순으로 프로토타입 체인이 생성된다.
class Foo extends Object {}
new Foo(); // Foo {}

풀이 by youtube

class 로 Foo를 Object를 extends 했다. 이것의 경우
const f = new FOO() 로 만들어보면

이것은 Foo 라는 class를 상속받았는데 Foo 는 또 Object를 상속 받았다.

1) 그래서 Foo 의 [[Prototype]] 을 열어보면 class Foo를 가리키는 프로토타입이 나오고

2) 다시 class Foo 안에 들어가 있는 [[Prototype]] 을 열어보면 Object 를 가리킨다.

3) 그리고 이것이 마지막이기 때문에 더 이상의 [[Prototype]] 이것은 보이지 않는다.

4) 다시 접근을 하려고 하면 자기 자신이 나오는 것을 알 수 있다.

// 3. 인수가 전달된 경우에는 인수를 객체로 변환한다.
// Number 객체 생성
obj = new Object(123);
console.log(obj); // Number {123}

// String  객체 생성
obj = new Object('123');
console.log(obj); // String {"123"}

함수 객체의 경우 차이가 더 명확하다.

// foo 함수는 Function 생성자 함수로 생성한 함수 객체가 아니라 함수 선언문으로 생성했다.
function foo() {}

// 하지만 constructor 프로퍼티를 통해 확인해보면 함수 foo의 생성자 함수는 Function 생성자 함수다.
console.log(foo.constructor === Function); // true

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 상속을 위해 프로토타입이 필요하다.
프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재한다.

19.5 프로토타입의 생성 시점

프로토타입은 생성자 함수가 생성되는 시점에 더불어 생성된다.

19.5.1 사용자 정의 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수, 즉 constructor는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다.

// 함수 정의(constructor)가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다.
console.log(Person.prototype); // {constructor: ƒ}

// 생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
}

함수 선언 시점에 이미 프로토타입이 잇다는 것을 확인할 수 있다. (아래 이미지)

생성자 함수로서 호출할수 없는 함수는 프로토타입이 생성되지 않는다.

// 화살표 함수는 non-constructor다.
const Person = name => {
  this.name = name;
};

// non-constructor는 프로토타입이 생성되지 않는다.
console.log(Person.prototype); // undefined

19.6 객체 생성 방식과 프로토타입의 결정

다양한 방식으로 생성된 모든 객체는 각 방식마다 세부적인 객체 생성 방식의 차이는 있으나 추상 연산 OrdinaryObjectCreate 에 의해 생성된다는 공통점이 있다.
즉, 프로토타입은 OrdinaryObjectCreate에 전달되는 인수에 의해 결정된다.
이 인수는 객체가 생성되는 시점에 객체 생성 방식에 의해 결정된다.

[youtube]

생성자함수 Object가 인스턴스 obj를 만들었을 때 Object가 new 연산자로 만든 것과 비슷하다. 또 Object.prototype이 obj에게 [[Prototype]]이 전달 된다.

19.6.1 객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입

객체 리터럴에 의해 생성된 obj 객체는 Object.prototype을 프로토타입으로 갖게 되며, 이로써 Object.prototype을 상속받는다.
obj객체는 constructor 프로퍼티와 hasOwnProperty 메서드 등을 소유하지 않지만 프로토타입인 Object.prototype의 constructor 프로퍼티와 hasOwnProperty 메서드를 자유롭게 사용할 수 있다.
이는 obj 객체가 자신의 프로토타입인 Object.prototype 객체를 상속 받았기 때문이다.

const obj = { x: 1 };

// 객체 리터럴에 의해 생성된 obj 객체는 Object.prototype을 상속받는다.
console.log(obj.constructor === Object); // true
console.log(obj.hasOwnProperty('x'));    // true

19.6.2 Object 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

Object 생성자 함수에 의해 생성된 obj 객체는 Object.prototype을 프로토타입으로 갖게 된다.

const obj = new Object();
obj.x = 1;

// Object 생성자 함수에 의해 생성된 obj 객체는 Object.prototype을 상속받는다.
console.log(obj.constructor === Object); // true
console.log(obj.hasOwnProperty('x'));    // true

19.6.3 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

생성자 함수에 의해 생성되는 객체의 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체다.
Person.prototype에 프로퍼티를 추가하여 하위 객체가 상속받을 수 있도록 구현할 수도 있다.

function Person(name) {
  this.name = name;
}

// 프로토타입 메서드
Person.prototype.sayHello = function () {
  console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
};

const me = new Person('Lee');
const you = new Person('Kim');

me.sayHello();  // Hi! My name is Lee
you.sayHello(); // Hi! My name is Kim

Person 생성자 함수를 통해 생성된 모든 객체는 프로토타입에 추가된 sayHello 메서드를 상속받아 자신의 메서드처럼 사용할 수 있다.

19.7 프로토타입 체인

function Person(name) {
  this.name = name;
}

// 프로토타입 메서드
Person.prototype.sayHello = function () {
  console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
};

const me = new Person('Lee');

// hasOwnProperty는 Object.prototype의 메서드다.
console.log(me.hasOwnProperty('name')); // true

Pesron 생성자 함수에 의해 생성된 me 객체는 Object.prototype의 메서드인 hasOwnProperty를 호출할 수 있다.
이것은 me 객체가 Person.prototype 뿐만 아니라 Object.prototype도 상속 받았다는 것을 의미한다.
me 객체의 프로토타입은 Person.prototype 이다.

Object.getPrototypeOf(me) === Person.prototype; // -> true

Person.prototype 의 프로토타입은 Object.prototype이다. 프로토타입의 프로토타입은 언제나 Object.prototype이다.

Object.getPrototypeOf(Person.prototype) === Object.prototype; // -> true

Q. me 에게는 hasOwnProperty 이 없다. 근데 hasOwnProperty 를 어떻게 쓸 수 있는가?

1) 프로토타입을 출력해보면 hasOwnProperty 이 있는 것을 확인할 수 있다.

2) me 를 보면 name 이라는 프로퍼티만 있어야하는데

상위에 sayHello가 있고, 또 그 상위에 Object.prototype 그 안에 hasOwnProperty 이 있는 것을 확인할 수 있다.

정리하자면 me 가 hasOwnProperty 메서드를 실행하고자 할 때 맨 처음 가장 가까운 자기자신에게 hasOwnProperty 를 찾는다. 그런데 없다?
그럼 상위로 올라가 상위 생성자 함수 Person의 [[Prototype]]에서 hasOwnProperty 가 있는지 찾는다.

그러나 이곳에는 sayHello 뿐이다.
그럼 다시 상위로 올라가서 찾아본다.
이곳에는 hasOwnProperty 가 있다. 발견했으니 실행한다!

자바스크립트는 객체의 프로퍼티에 접근하려고 할 때 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 [[Prototype]] 내부 슬롯의 참조를 따라 자신의 부모 역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다.

이를 프로토타입 체인이라고 한다. 프로토타입 체인은 자바스크립트가 객체지향 프로그래밍의 상속을 구현하는 매커니즘이다.

// hasOwnProperty는 Object.prototype의 메서드다.
// me 객체는 프로토타입 체인을 따라 hasOwnProperty 메서드를 검색하여 사용한다.
me.hasOwnProperty('name'); // -> true

프로토타입 체인의 최상위에 위치하는 객체는 언제나 Object.prototype이다. 따라서 모든 객체는 Object.prototype을 상속받는다.
Object.prototype을 프로토타입 체인의 종점(end of prototype chain)이라 한다.
Object.prototype의 프로토타입, 즉 [[Prototype]] 내부 슬롯의 값은 null이다.
프로토타입 체인의 종점인 Object.prototpye에서도 프로퍼티를 검색할 수 없는 경우 undefined를 반환한다.

console.log(me.foo); // undefined

프로토타입 체인은 상속과 프로퍼티 검색을 위한 메커니즘 이라고 할 수 있다.
프로퍼티가 아닌 식별자는 스코프 체인에서 검색한다. 즉 자바스크립트 엔진은 함수의 중첩 관계로 이루어진 스코프의 계층적 구조에서 식별자를 검색한다.
스코프 체인은 식별자 검색을 위한 메커니즘 이라 할 수 있다.

스코프 체인과 프로토타입 체인은 서로 연관없이 별도로 동작하는 것이 아니라 서로 협력하여 식별자와 프로퍼티를 검색하는데 사용된다.

모던 자바스크립트 Deep Dive

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19.1 객체지향 프로그래밍

원이라는 개념을 객체로 만들어보자.

19.2 상속과 프로토타입

19.3 프로토타입

19.3.1 proto 접근자 프로퍼티

19.3.2 함수 객체의 prototype 프로퍼티

19.3.3 프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

19.4 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입

19.5 프로토타입의 생성 시점

19.5.1 사용자 정의 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

19.6 객체 생성 방식과 프로토타입의 결정

19.6.1 객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입

19.6.2 Object 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

19.6.3 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

19.7 프로토타입 체인

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19.3 프로토타입

19.3.1 __ proto __ 접근자 프로퍼티

19.3.2 함수 객체의 prototype 프로퍼티

19.3.3 프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

19.4 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입

19.5 프로토타입의 생성 시점

19.5.1 사용자 정의 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

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19.6.1 객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입

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