[JavaScript] 원시 값과 객체의 비교

경우·2022년 8월 25일

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Summary

JS가 제공하는 7가지 데이터 타입(number, string, boolean, null, undefined, Symbol, object)은 크게 원시 타입(primitive type)과 객체 타입(object/reference type)으로 구분할 수 있다. 원시 타입과 객체 타입은 크게 세 가지 특면에서 다르다.

1️⃣ 원시 타입의 값, 즉 원시 값은 변경 불가능한 값(immutable value)이다. 이에 비해 객체(참조) 타입의 값, 즉 객체는 변경 가능한 값(mutable value)이다.

2️⃣ 원시 값을 변수에 할당하면 변수(확보된 메모리 공간)에는 실제 값이 저장된다. 이에 비해 객체를 변수에 할당하면 변수(확보된 메모리 공간)에는 참조 값이 저장된다.

3️⃣ 원시 값을 갖는 변수를 다른 변수에 할당하면 원본의 원시 값이 복사되어 전달된다. 이를 값에 의한 전달(pass by value)이라 한다. 이에 비해 객체를 가리키는 변수를 다른 변수에 할당하면 원본의 참조 값이 복사되어 전달된다. 이를 참조에 의한 전달(pass by reference)이라 한다.

원시 값

📌 변경 불가능한 값

원시 타입의 값, 즉 원시 값은 변경 불가능한 값이다. 다시 말해, 한번 생성된 원시 값은 읽기 전용(read only) 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. 변수는 언제든지 재할당을 통해 변수 값을 변경할 수 있다. 그렇기 때문에 변수라고 부른다.

변수의 상대 개념인 상수는 재할당이 금지된 변수를 말한다. 상수도 값을 저장하기 위한 메모리 공간이 필요하므로 변수라고 할 수 있다. 단, 변수는 언제든지 재할당을 통해 변수 값을 변경할 수 있지만 상수는 단 한번만 할당이 허용되므로 변수 값을 변경할 수 없다. 따라서 상수와 변경 불가능한 값을 동일시하는 것은 곤란하다. 상수는 재할당이 금지된 변수일 뿐이다.

원시 값은 변경 불가능한 값, 즉 읽기 전용 값이다. 원시 값은 어떤 일이 있어도 불변한다. 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. 만약 원시 값이 변경 가능한 값이라면 변수에 새로운 원시 값을 재할당했을 때 변수가 가리키던 메모리 공간의 주소를 바꿀 필요없이 원시 값 자체를 변경하면 그만이다. 만약 그렇다면 변수가 참조하던 메모리 공간의 주소는 바뀌지 않는다.

하지만 원시 값은 변경 불가능한 값이기 때문에 값을 직접 변경할 수 없다. 따라서 변수 값을 변경하기 위해 원시 값을 재할당하면 새로운 메모리 공간을 확보하고 재할당한 값을 저장한 후, 변수가 참조하던 메모리 공간의 주소를 변경한다. 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 값을 저장하려면 먼저 확보해야 하는 메모리 공간의 크기를 결정해야 한다. 이를 위해 원시 타입별로 메모리 공간의 크기가 미리 정해져 있다고 했다.

원시 값인 문자열은 다른 원시 값과 비교할 때 독특한 특징이 있다. 문자열은 0개 이상의 문자로 이루어진 집합을 말하며, 1개의 문자는 2바이트의 메모리 공간에 저장된다. 따라서 문자열은 몇 개의 문자로 이뤄졌느냐에 따라 필요한 메모리 공간의 크기가 결정된다.이 같은 이유로 C에는 하나의 문자를 위한 데이터 타입(char)만 있을 뿐 문자열 타입은 존재하지 않는다. C에서는 문자열을 문자의 배열로 처리하고 자바에서는 문자열을 String 객체로 처리한다.

하지만 자바스크립트는 개발자의 편의를 위해 원시 타입인 문자열 타입을 제공한다. 이는 자바스크립트의 장점 중 하나다. 자바스크립트의 문자열은 원시 타입이며, 변경 불가능하다. 이것은 문자열이 생성된 이후에는 변경할 수 없음을 의미한다.첫 번째 문이 실행되면 문자열 'Hello'가 생성되고 식별자 str은 문자열 'Hello'가 저장된 메모리 공간의 첫 번째 메모리 셀 주소를 가리킨다. 그리고 두 번째 문이 실행되면 이전에 생성된 문자열 'Hello'를 수정하는 것이 아니라 새로운 문자열 'world'를 메모리에 생성하고 식별자 str은 이것을 가리킨다. 이때 문자열 'Hello'와 'world'는 모두 메모리에 존재한다. 식별자 str은 문자열 'Hello'를 가리키고 있다가 문자열 'world'를 가리키도록 변경되었을 뿐이다.

문자열의 한 문자를 변경해 보자. 문자열은 유사 배열 객체이면서 이터러블이므로 배열과 유사하게 각 문자에 접근할 수 있다.str[0] = 'S'처럼 이미 생성된 문자열의 일부 문자를 변경해도 반영되지 않는다. 문자열은 변경 불가능한 값이기 때문이다. 이처럼 한번 생성된 문자열은 읽기 전용 값으로서 변경할 수 없다. 원시 값은 어떤 일이 있어도 불변한다. 따라서 예기치 못한 변경으로부터 자유롭다. 이는 데이터의 신뢰성을 보장한다.

그러나 변수에 새로운 문자열을 재할당하는 것은 물론 가능하다. 이는 기존 문자열을 변경하는 것이 아니라 새로운 문자열을 새롭게 할당하는 것이기 때문이다.

📌 값에 의한 전달

다음 예제를 보자score 변수에 숫자 값 80을 할당했다. 그리고 copy 변수에 score 변수를 할당했다. 그 후, score 변수에 새로운 숫자 값 100을 재할당하면 copy 변수의 값은 어떻게 될까?

이 질문의 핵심은 "변수에 변수를 할당했을 때 무엇이 어떻게 전달되는가?"다. copy = score에서 score는 변수 값 80으로 평가되므로 copy 변수에도 80이 할당될 것이다. 이때 새로운 숫자 값 80이 생성되어 copy 변수에 할당된다.

이처럼 변수에 원시 값을 갖는 변수를 할당하면 할당받는 변수(copy)에는 할당되는 변수(score)의 원시 값이 복사되어 전달된다. 이를 값에 의한 전달이라 한다. 위 예제의 경우 copy 변수에 원시 값을 갖는 score 변수를 할당하면 할당받는 변수(copy)에는 할당되는 변수(score)의 원시 값 80이 복사되어 전달된다.이때 score 변수와 copy 변수는 숫자 값 80을 갖는다는 점에서는 동일하다. 하지만 score 변수와 copy 변수의 값 80은 다른 메모리 공간에 저장된 별개의 값이다.

이제 score 변수의 값을 변경해 보자.score 변수와 copy 변수의 값 80은 다른 메모리 공간에 저장된 별개의 값이라는 것에 주의해야 한다. 따라서 score 변수의 값을 변경해도 copy 변수의 값에는 어떠한 영향도 주지 않는다.

"값의 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 한 쪽에서 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 복합적인 자료구조이므로 객체를 관리하는 방식이 원시 값과 비교해서 복잡하고 구현 방식도 브라우저 제조사마다 다를 수 있다. 원시 값은 상대적으로 적은 메모리를 소비하지만 객체는 경우에 따라 크기가 매우 클 수도 있다. 객체를 생성하고 프로퍼티에 접근하는 것도 원시 값과 비교할 때 비용이 많이 드는 일이다. 따라서 객체는 원시 값과는 다른 방식으로 동작하도록 설계되어 있다. 원시 값과의 비교를 통해 객체를 이해해보자.

📌 변경 가능한 값

객체(참조) 타입의 값, 즉 객체는 변경 가능한 값(mutable value)이다. 먼저 변수에 객체를 할당하면 어떤 일이 일어나는지부터 살펴보자.원시 값을 할당한 변수가 기억하는 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근하면 원시 값에 접근할 수 있다. 즉, 원시 값을 할당한 변수는 원시 값 자체를 값으로 갖는다. 하지만 객체를 할당한 변수가 기억하는 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근하면 참조 값(reference value)에 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 실체 객체에 접근한다.일반적으로 원시 값을 할당한 변수의 경우 "변수는 O값을 갖는다" 또는 "변수의 값은 O다"라고 표현한다. 하지만 객체를 할당한 변수의 경우 "변수는 객체를 참조하고 있다" 또는 "변수는 객체를 가리키고 있다"라고 표현한다. 위 예제에서 person 변수는 객체 { name: 'Lee' }를 가리키고(참조하고) 있다.

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.원시 값은 변경 불가능한 값이므로 원시 값을 갖는 변수의 값을 변경하려면 재할당을 통해 메모리에 원시 값을 새롭게 생성해야 한다. 하지만 객체는 변경 가능한 값이므로 메모리에 저장된 객체를 직접 수정할 수 있다. 이때 객체를 할당한 변수에 재할당을 하지 않았으므로 객체를 할당한 변수의 참조 값은 변경되지 않는다.

앞에서 언급했듯이 객체를 생성하고 관리하는 방식은 매우 복잡하며 비용이 많이 드는 일이다. 객체를 변경할 때마다 원시 값처럼 이전 값을 복사해서 새롭게 생성한다면 명확하고 신뢰성이 확보되겠지만 객체는 크기가 매우 클 수도 있고, 원시 값처럼 크기가 일정하지도 않으며, 프로퍼티 값이 객체일 수도 있어서 복사해서 생성하는 비용이 많이 든다. 다시 말해, 메모리의 효율적 소비가 어렵고 성능이 나빠진다.

따라서 메모리를 효율적으로 사용하기 위해, 그리고 객체를 복사해 생성하는 비용을 절약하여 성능을 향상시키기 위해 객체는 변경 가능한 값으로 설계되어 있다. 메모리 사용의 효율성과 성능을 위해 어느 정도의 구조적인 단점을 감안한 설계라고 할 수 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.객체를 가리키는 변수(원본, person)를 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, 원본 person과 사본 copy 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 주고받는다. 결국 "값에 의한 전달"과 "참조에 의한 전달"은 식별자가 기억하는 메모리 공간에 저장되어 있는 값을 복사해서 전달한다는 면에서 동일하다.