[FE 기술 면접] 클로저가 무엇인가요?

서연주·2023년 7월 18일

모던 자바스크립트 Deep Dive

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1️⃣ 클로저란 무엇인가요?
클로저란 어떤 외부 함수 A에서 선언한 변수 a를 참조하는 내부함수 B를 외부로 전달할 경우 A의 실행 컨텍스트가 종료된 이후에도 변수 a가 사라지지 않는 현상이라고 정의할 수 있을 것 같습니다.
함수의 렉시컬 환경은 호출 시점이 아닌 정의 시점에 정해집니다. 그래서 클로저 함수의 경우 외부 함수의 실행이 종료된 후에도 외부 함수의 스코프, 즉 함수가 선언된 렉시컬 환경에 접근하여 내부 식별자를 변경할 수도 있다는 특성을 가집니다.
일반적으로 (1) 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고 (2) 외부 함수보다 생명주기가 더 오래 유지되는 경우를 클로저라고 말합니다.

2️⃣ 클로저의 원리는 무엇이고, 왜 사용하나요?
클로저는 내부 함수를 외부로 반환하는 함수가 있을 때, 해당 함수가 실행 종료가 되어도 내부 함수에 의해 그 렉시컬 환경이 호출될 수 있는 현상입니다.
이는 함수의 (1) 렉시컬 환경이 호출 시점이 아닌 정의되는 시점에서 정해진다는 것과 (2) 가비지 컬렉터는 어떤 값을 참조하는 변수가 하나라도 있다면 그 값을 수집 대상에 포함시키지 않기 때문에 발생하는 현상입니다.
클로저는
1. 상태를 안전하게 은닉해서 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하게 할 때
2. 클로저를 사용하면 전역 변수를 줄일 수 있는데, 이런 방식을 이용하여 함수형 프로그래밍에서 Side Effect를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이고자 할 때
사용합니다.

3️⃣ 다음 코드는 함수가 호출될 때마다 호출된 횟수를 누적하여 출력하는 카운터이다. 호출된 횟수가 안전하게 변경되고, 유지되어야 한다.
코드의 출력 결과는 어떻게 되는가? 그리고 이 코드를 개선한다면 어떻게 개선할 수 있을까?
let num =0;
const increase = function(){
	return ++num;
};
console.log(increase());
console.log(increase());
console.log(increase());
위 코드는 차례로 1,2,3이 출력된다.
그러나 해당 코드는 num 변수가 전역이라 의도치 않게 그 상태가 변경될 수 있어 안전하지 못하다.
    const increase = (function(){
    	let num =0;
    	return function(){
    		return ++num;
    	};
    }());
이렇게 수정한다면 num 변수를 더 안전하게 변경할 수 있다.
이 경우 increase 변수에 할당 된 즉시 실행 함수는 호출된 이후 소멸되지만 반환된 즉시 실행 함수, 즉 클로저가 자신이 정의된 위치의 렉시컬 환경을 기억하고 있다가 increase 변수를 통해 즉시 실행 함수 소멸 이후에도 호출되어 num 값을 변경할 수 있다.
즉시 실행 함수는 한 번만 실행되므로 increase가 호출될 때마다 num 변수가 재차 초기화 될 일도 없을 것이고, num 변수가 은닉되었으므로 의도되지 않은 변경을 걱정할 필요가 없어 더 안정적인 프로그래밍이 가능하다.

4️⃣ 여기서 sayHi 메서드는 클로저인가요?그렇다면 이유는 무엇인가요?
const Person = (function(){
	let _age = 0;
	function Person(name,age){
		this.name = name;
		_age = age;
	}
	Person.prototype.sayHi = function(){
		console.log(`Hi! My name is ${this.name}. I am ${_age}.`);
	};
	return Person;
}());
const me = new Person('Lee', 20);
me.sayHi();
console.log(me.name);
console.log(me._age);
그렇습니다.
대개 클로저는 일반적으로 (1) 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고 (2) 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우를 말합니다.
sayHi 메서드는 자신보다 상위의 _age 변수를 참조하고 있고, Person에 할당된 즉시 실행 함수가 호출이 끝나 소멸이 된 이후에 호출되고 있으므로 클로저라고 할 수 있습니다.

5️⃣ 다음 코드의 출력문은 0, 1, 2를 차례로 반환하나요? 그렇지 않다면 이유는 무엇이고, 어떻게 고칠 수 있나요?
var funcs = [];
for(var i =0; i<3; i++){
	funcs[i] = function(){return i;};
}
for(var j = 0; j<funcs.length; j++){
	console.log(funcs[j]());
}
그렇지 않습니다.
위 코드는 funcs 배열의 요소로 함수를 추가하는 내용입니다.
의도한 대로 동작하지 않은 이유는 변수로 함수 레벨 스코프를 갖는 var를 사용하여 i가 전역 변수가 되기 때문입니다. 배열에 함수를 추가할 당시에는 전역 변수 i에 0,1,2가 차례로 할당이 되고, for문이 끝나고 나면 마지막으로 3이 할당이 되어 결과 값으로는 3이 세 번 출력 됩니다.
의도대로 동작하는 코드가 되기 위해서는 변수 i를 var가 아닌 블록 레벨 스코프를 가진 let으로 선언하면 됩니다. 이는 for 문의 코드 블록이 반복 실행될 때마다 새로운 렉시컬 환경을 생성하여 let 키워드로 선언한 식별자의 값을 유지하기 때문에 이것이 가능합니다.

학습 내용

*함수형 프로그래밍이란?

이같은 현상이 발생하는 이유는 자바스크립트가 렉시컬 스코프를 따르는 프로그래밍 언어이기 때문이다.

자바스크립트 엔진은 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위스코프를 결정한다. 이를 렉시컬 스코프(정적 스코프)라 한다.

함수를 어디서 호출하는지는 함수의 상위 스코프 결정에 어떠한 영향을 주지 못한다. 즉, 함수의 상위 스코프는 함수를 정의한 위치에 의해 정적으로 결정되고 변하지 않는다.

이 상위 스코프는 함수 객체 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된다.

함수가 호출되면 함수 코드가 평가되기 시작하는데, 이 중 함수 렉시컬 환경을 생성할 때 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.

클로저

const x = 1;

function outer(){
	const x = 10;
	const inner = function () {console.log(x);} ;
	return inner;
}

const innerFunc = outer();
innerFunc(); // 10

외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료된 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다. 이러한 중첩 함수를 클로저Closure라고 부른다.

outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거되지만 outer 함수의 렉시컬 환경까지 소멸하는 것은 아니다. outer 함수의 렉시컬 환경은 inner 함수의 [[Environment]] 내부 슬롯에 의해 참조되고 있고 inner 함수는 전역 변수 innerFunc에 의해 참조되고 있으므로 가비지 컬렉션의 대상이 되지 않는다.

외부 함수보다 더 오래 생존한 중첩 함수는 외부 함수의 생존 여부(실행 컨텍스트의 생존 여부)와 상관 없이 자신이 정의되 ㄴ위치에 의해 결정된 상위 스코프를 기억하고, 그 스코프의 식별자를 참조할 수 있고 식별자의 값을 변경할 수도 있다.

상위 스코프의 어떠한 식별자도 참조하지 않는 함수는 클로저가 아니다. 이 경우 대부분의 모던 브라우저는 최적화를 통해 메모리 낭비를 줄이기 위해 상위 스코프를 기억하지 않는다.
상위 스코프의 식별자를 참조하고 있어도 외부 함수의 외부로 중첩 함수가 반환되지 않으면 즉, 외부 함수보다 중첩 함수의 생명 주기가 짧으면 클로저긴 하지만 클로저라고 하지 않는다.

⇒ 클로저는 중첩 함수가 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고 중첩 함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에 한정하는 것이 일반적이다.

`자유 변수free variable*`: 클로저에 의해 참조되는 상위 스코프의 변수

클로저의 활용

클로저는 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다.

= 상태가 의도치 않게 변경되지 않도록 상태를 안전하게 은닉information hiding하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용한다.
```
const increase = (function(){
	let num =0;
	return function(){
		return ++num;
	};
}());
```
함수형 프로그래밍
- 외부 상태 변경이나 가변 데이터를 피하고 불변성을 지향한다
자바스크립트는 public, private, protected 같은 접근 제한자를 제공하지 않는다.

= 자바스크립트 객체의 모든 프로퍼티와 메서드는 기본적으로 public 하다.
- 자바스크립트는 정보 은닉을 완전하게 지원하지 않는다. 인스턴스 메서드를 사용한다면 자유 변수를 통해 private을 흉내 낼 수는 있지만 프로토타입 메서드를 사용하면 이마저도 불가능해진다. ES6의 Symbol 또는 WeakMap을 사용하여 private한 프로퍼티를 흉내내기도 했으나 근본적인 해결책이 되지는 않는다.