[JavaScript] 스코프

🤓 모던 자바스크립트 Deep Dive 책을 통해서 자바스크립트를 공부중입니다.

1.1 스코프란?

스코프는 변수, 함수와 깊은 관련이 있습니다.
함수의 매개변수는 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있고 함수 몸체 외부에서는 참조할 수 없습니다. 매개변수의 스코프(매개변수를 참조할 수 있는 유효범위)가 함수 몸체 내부로 한정되기 때문입니다.

function add(x, y) {
  console.log(x, y);
  return x + y;
}

add(2, 5); // 2 5

console.log(x, y); // ReferenceError: x is not defined

변수는 코드의 가장 바깥 영역뿐 아니라 코드 블록이나 함수 몸체 내에서도 선언할 수 있습니다. 이때 코드 블록이나 함수는 중첩될 수 있습니다.

var var1 = 1; // 코드의 가장 바깥 영역에서 선언한 변수

if (true) {
  var var2 = 2; // 코드 블록 내에서 선언한 변수
  if (true) {
    var var3 = 3; // 중첩된 코드 블록 내에서 선언한 변수
  }
}

function foo() {
  var var4 = 4; // 함수 내에서 선언한 변수
  
  function bar() {
    var var5 = 5; // 중첩된 함수 내에서 선언한 변수
  }
}

console.log(var1); // 1
console.log(var2); // 2
console.log(var3); // 3
console.log(var4); // ReferenceError: var4 is not defined
console.log(var5); // ReferenceError: var5 is not defined

모든 식별자(변수 이름, 함수 이름, 클래스 이름 등)는 자신이 선언된 위치에 의해 다른 코드가 식별자 자신을 참조할 수 있는 유효 범위가 결정됩니다. 이를 스코프라고 합니다.

var x = 'global';

function foo() {
  var x = 'local';
  console.log(x); // ①
}

foo();

console.log(x);// ②

코듸의 가장 바깥 영역과 foo함수 내부에 같은 이름을 갖는 x변수를 선언했고 ①과 ②에서 x변수를 참조합니다. 이때 자바스크립트 엔진은 이름이 같은 두 개의 변수 중에서 어떤 변수를 참조할 것인지 결정해야하는데, 이를 식별자 결정이라고 합니다. 스코프는 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙이라고도 할 수 있습니다.

코드의 문맥과 환경
코드가 어디에서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는지를 렉시컬 환경이라고 부른다. 코드의 문맥은 렉시컬 환경으로 이뤄지고, 이를 구현한 것이 실행 컨택스트이다. 모든 코드는 실행 컨텍스트에서 평가되고 실행된다.

위 예제에서 코드의 가장 바깥 영역에 선언된 x변수는 어디서든 참조할 수 있습니다. 하지만 foo함수 내부에서 선언된 x변수는 foo함수 내부에서만 참조할 수 있고 foo함수 외부에서는 참조할 수 없습니다. 이때 두 개의 x변수는 식별자 이름이 동일하지만 자신이 유효한 범위, 즉 스코프가 다른 별개의 변수입니다.

var 키워드로 선언한 변수의 중복 선언
var키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언이 허용된다. 이는 의도치 않게 변수값이 재할당되어 변경되는 부작용을 발생시킨다. 하지만 let이나 const 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언을 혀용하지 않는다.

1.2 스코프의 종류

코드는 전역과 지역으로 구분할 수 있습니다. 이때 변수는 자신이 선언된 위치(전역, 지역)에 의해 자신이 유효한 범위인 스코프가 결정됩니다. 전역에서 선언된 변수는 전역 스코프를 갖는 전역 변수이고, 지역에서 선언된 변수는 지역 스코프를 갖는 지역 변수입니다.

1.2.1 전역과 전역 스코프

전역이란 코드의 가장 바깥 영역을 말하며, 전역은 전역 스코프를 만듭니다. 전역에 변수를 선언하면 전역 스코프를 갖는 전역 변수가 됩니다. 전역 변수는 어디서든지 참조할 수 있습니다.

1.2.2 지역과 시역 스코프

지역이란 함수 몸체 내부를 말하며, 지역은 지역 스코프를 만듭니다. 지역에 변수를 선언하면 지역 스코프를 갖는 지역 변수가 됩니다. 지역 변수는 자신의 시역 스코프와 하위 지역 스코프에서 유효합니다.

1.3 스코프 체인

함수 몸체 내부에서 함수가 정의된 것을 함수의 중첩이라고 합니다. 그리고 함수 몸체 내부에서 정의한 함수를 중첩 함수, 중첩 함수를 포함하는 함수를 외부 함수라고 합니다.

함수는 중첩될 수 있으므로 함수의 지역 스코프도 중첩될 수 있습니다. 이는 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적으로 구조를 갖는다는 것을 의미합니다. 이때 외부 함수의 지역 스코프를 중첩 함수의 상위 스코프라고 합니다.

모든 스코프는 하나의 계층적 구조로 연결되며, 모든 지역역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프입니다. 이처럼 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인이라고 합니다.

1.3.1 스코프 체인에 의한 변수 검색

자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 따라 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작해서 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색합니다. 상위 스코프에서 유효한 변수는 하위 스코프에서 자유롭게 참조할 수 있지만, 하위 스코프에서 유효한 변수를 상위 스코프에서는 참조할 수 없습니다.

1.3.2 스코프 체인의 의한 함수 검색

// 전역 함수
function foo() {
  console.log('global function foo');
}

function bar() {
  // 중첩 함수
  function foo() {
    console.log('local function foo');
  }
  foo(); // ①
}
  
bar(); // local function foo

함수 선언문으로 함수를 정의하면 런타임 이전에 함수 객체가 먼저 생성됩니다. 그리고 자바스크립트 엔진은 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 선언하고 생성된 함수 객체를 할당합니다..

위 예제의 모든 함수는 함수 이름과 동일한 이름의 식별자에 할당됩니다. ①에서 foo함수를 호출하면 자바스크립트 엔진은 함수를 호출하기 위해 먼저 함수를 가리키는 식별자 foo를 검색합니다. 이처럼 함수도 식별자에 할당되기 때문에 스코프를 갖습니다.

1.4 함수 레벨 스코프

코드 블록이 아닌 함수에 의해서만 지역 스코프가 생성됩니다.

C나 자바 등을 비롯한 대부분의 프로그래밍 언어는 함수 몸체만이 아니라 모든 코드 블록 (if, for, while, try/catch 등)이 지역 스코프를 만들고, 이러한 특성을 블록 레벨 스코프라고 합니다. 하지만 var키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록(함수 몸체)만을 지역 스코프로 인정합니다. 이러한 특성을 함수 레벨 스코프라고 합니다.

var x = 1;

if (true) {
  var x = 10;
}

console.log(x); // 10

전역 변수 x가 선언되었고, if문의 코드 블록 내에도 x변수가 선언되었습니다. 이때 if문의 코드 블록 내에서 선언된 x변수는 전역 변수입니다. var키워드로 선언된 변수는 블록 레벨 스코프를 인정하기 때문에 함수 밖에서 var키워드로 선언된 변수는 코드 블록 내에서 선언되었다 할지라도 모두 전역 변수 입니다. 따라서 전역 변수 x는 중복 선언되고 그 결과 의도치 않은 전역 변수의 값이 재할당됩니다.

var i = 10;

for (var i = 0; i < 5; i++) {
  console.log(i); // 0 1 2 3 4 
}

console.log(i); // 5

블록 레벨 스코프를 지원하는 프로그래밍 언어에서는 for문에서 반복을 위해 선언된 i변수가 for문의 코드 블록 내에서만 유효한 지역 변수 입니다. 하지만 var키워드로 선언된 변수는 블록 레벨 스코프를 인정하지 않기 때문에 i변수는 전역 변수가 됩니다. 따라서 전역 변수 i는 중복 선언되고 그 결과 의도치 않은 전역 변수의 값이 재할당됩니다.

var키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록만을 지역 스코프로 인정하지만 ES6에서 도입된 let, const 키워드는 블록 레벨 스코프를 지원합니다.

1.5 렉시컬 스코프

var x = 1;

function foo() {
  var x = 10;
  bar();
}

function bar() {
  console.log(x);
}

foo();
bar();

위 예제의 실행 결과는 bar함수의 상위 스코프가 무엇인지에 따라 결정됩니다.

함수를 어디서 호출했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다면 bar함수의 상위 스코프는 foo함수의 지역 스코프와 전역 스코프일 것입니다. 함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다면 bar함수의 상위 스코프는 전역 스코프일 것입니다.

함수를 어디서 호출했는지에 따라 상위 스코프를 결정하는 방식을 동적 스코프라고 하며, 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정하는 방식을 렉시컬 스코프 또는 정적 스코프라고 합니다. 자바스크립트를 비롯한 대부분의 프로그래밍 언어는 렉시컬 스코프를 따릅니다.

위 예제의 bar함수는 전역에서 정의된 함수입니다. 함수 선언문으로 정의된 bar함수는 전역 코드가 실행되기 전에 먼저 평가되어 함수 객체를 생성합니다. 이때 생성된 bar함수 객체는 자신이 정의된 스코프, 전역 스코프를 기억합니다. 그리고 bar함수가 호출되면 호출된 곳이 어디인지 관계없이 언제나 전역 스코프를 상위 스코프로 사용합니다. 따라서 위 예제를 실행하면 전역 변수 x의 값 1을 두 번 출력합니다.