[모던 자바스크립트 딥다이브] 11장 원시 값과 객체의 비교

Narcoker·2022년 9월 29일
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  • 원시 타입의 값 : 변경 불가능한 값
    • 원시 값을 변수에 할당하면 변수(확보된 메모리 공간)에는 실제 값이 저장된다.
    • 원시 값을 변수를 다른 변수에 할당하면 원본의 원시 값이 복사되어 전달된다.
      = 값의 의한 전달
  • 객체 타입의 값 : 변경 가능한 값
    • 변수 확보된 메모리 공간에는 참조 값이 저장된다.
    • 객체 값을 다른 변수에 할당하면 원본의 참조 값이 복사되어 전달
      = 참조에 의한 전달

✏️원시값

변경 불가능한 값

원시 값은 변경 불가능한 값(immutable value)이다.
한번 생성된 원시 값은 읽기 전용 값으로 변경할 수 없다.

변수는 하나의 값을 저장하기 위해 확보된 메모리 공간 자체
또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름이고

값은 변수에 저장된 데이터로서 표현식이 평가되어 생성된 결과이다.

변경 불가능하다는 것은 변수가 아니라 값에 대한 것이다.
즉, 원시 값 자체를 변경할 수 없다는 것이지 변수 값은 변경이 가능하다.
변수는 언제든지 재할당을 통해 변수 값을 변경(엄밀히 말하자면 교체)할 수 있기에
변수라고 한다.

상수는 변수의 반대 개념으로 재할당이 금지된 변수를 말한다.
상수도 값을 저장하기 위한 메모리 공간이 필요하므로 변수라고 할 수 있다.

하지만 상수는 변수와 다르게 단 한 번만 할당이 허용되므로 값을 변경(교체)할 수 없다.
따라서 상수와 변경불가능한 값을 동일시하면 안된다.

상수는 재할당이 금지된 변수일 뿐이다.

모던 자바스크립트 딥다이브 4장: 값의 할당에서 살펴보았듯이 원시 값을 할당한 변수에
새로운 원시값을 재할당하면 새로운 메모리 공간을 확보하고 재할당한 원시 값을 저장 후,
변수는 새롭게 재할당한 원시 값을 가리킨다.
이때 변수가 참조하던 메모리 공간의 주소가 바뀐다.

이러한 값의 특성을 불변성이라 한다.

불변성을 갖는 원시 값을 할당한 변수는 재할당 이외에 변수 값을 변경할 수 있는 방법이 없다.
만약 다른 방법으로 변수 값을 변경할 수 있다면 예기치 않게 값이 변경될 수 있다는 것을 의미한다.

이는 값의 변경, 즉 상태 변경을 추적하기 어렵게 만든다.

문자열과 불변성

모던 자바스크립트 딥다이브 6장: 데이터 타입에 의한 메모리 공간의 확보와 참조 에서
살펴봤듯이 원시 값을 저장하려면 확보해야하는 메모리 공간의 크기를 결정해야한다.
이르 위해 원시 타입별로 메모리 공간의 크기가 정해져있다.

단 ECMAScript 사양에 문자열 타입(문자당 2바이트)과 숫자 타입(8바이트) 이외의 원시 타입은
크기를 명확하게 규정하고 있지 않아서 브라우저 제조사 구현에 따라 원시 타입의 크기는
다를 수 있다.

원시 값인 문자열은 다른 원시 값과 비교할 때 독특한 특징이 있다.
문자열은 0개 이상의 문자로 이뤄진 집합을 말하며,
1개의 문자는 2byte의 메모리 공간에 저장된다.

따라서 문자열은 몇 개의 문자로 이뤄졌냐에 따라서 확보활 메모리 공간의 크기가 다르다.
이해 비해 숫자 값은 어떤 값이든 동일한 8byte의 메모리 공간을 확보한다.

// 문자열을 0개 이상의 문자로 이뤄진 문자열이다.
var str1 = ''; // 0개의 문자열로 이뤄진 문자열(빈문자열)
var str2 = 'hello'; // 5개의 문자로 이뤄진 문자열

C에서는 하나의 문자열을 위한 데이터 타입(char)만 있을 뿐 문자열 타입은 존재하지 않는다.
문자열을 배열로 처리하고 자바에서는 문자열을 String 객체로 처리한다.

자바스크립트는 개발자의 편의를 위해 원시 타입인 문자열 타입을 제공한다.
문자열은 변경 불가능 하다는 뜻이다.

var str= 'hello';
str ='world';

위 코드에서 첫번째 문이 실행되면 'hello' 문자열이 생성되고
식별자 str은 'hello' 문자열이 저장되 메모리 공간의 첫 번째 메모리 셀 주소를 가리킨다.

그리고 두번째 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.

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

유사 배열 객체란 인덱스로 프로터피 값에 접근할 수 있고 length 프로퍼티를 갖는 객체이다.

var str = 'string';

console.log(str[0]); // s
console.log(str.length); // 6
console.log(str.toUpperCase()); // STRING

// 문자열은 유사 배열 객체이지만 변경 불가능한 값이다.
// 문자열을 수정할 경우 에러가 발생하지 않는다. 
str[0] = 'S'; // 
console.log(str[0]); // string

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); // ? : answer = 80

score 변수에 숫자 값 80을 할당했다.
그리고 copy 변수에 score 변수를 할당했다.
그 후 score 변수에 새로운 숫자값 100을 재할당하면 copy 변수 값은 변하지 않는다.

변수에 변수를 할당했을 때 copy = score 에서 score는 변수값 80으로 평가되므로
copy에도 80이 할당된다.

이 때 새로운 숫자 값 80이 생성되어 변수에 할당된다.(복사)
즉 score와 copy는 다른 메모리 공간에 저장된 별개 값이라는 의미이다.
이를 값에 의한 전달이라한다.

copy 값을 변경하더라도 score 값에는 영향을 끼치지 않는다는 말과 같다.

위 그림은 실제 자바스크립트 엔진 내부 동작과 정확히 일치 않을 수도 있다.
ECMAScript 사양에 따르면 변수를 통해 메모리를 어떻게 관리해야하는지
명확하게 정의되어있지 않다. 따라서 실제 내부 동작 방식은 미묘한 차이가 있을 수도 있다.


위 그림은 변수 원시 값을 갖는 변수를 할당하는 시점에는
두 변수가 같은 원시 값을 참조하다가 어느 한쪽의 변수에 재할당이 이뤄지면
새로운 메모리 공간에 재할당된 값을 저장하도록 동작할 수도 있다.

이는 파이썬의 동작 방식과 같다.

값의 의한 전달 이라는 용어도 ECMAScript 사양에는 등장하지 않는다.
다른 책에서는 공유에 의한 전달 이라고 표현하는 경우도 있다.

값의 의한 전달 이라는 용어는 자바스크립트를 위한 용어가 아니다.

엄격하게 표현하면 변수에는 값이 전달되는 것이 아니라 메모리 주소가 전달되기 때문이다.
이는 변수와 같은 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있기 때문이다.

값의 의한 전달은 사실상 값을 전달하는 것이 아니라 메모리 주소를 전달한다.
메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근하면 값을 참조할 수 있다.

✏️객체

객체는 프로퍼티의 개수가 정해져있지 않으며, 동적으로 추가되고 삭제할 수 있다.
또한 프로퍼티의 값에도 제약이 없다.

따라서 원시 값과 같이 확보해야 할 메모리 공간의 크기를 사전에 정해 둘 수 없다.

객체는 복합적인 자료구조이므로 객체를 관리하는 방식이 원시 값과 비교에서
복잡하고 구현 방식도 브라우저 제조사마다 다를 수 있다.

원시 값은 상대적으로 적은 메모리를 소비하지만 객체는 경우따라 크기가 클 수도 있다.
객체를 생성하고 프로퍼티에 접근하는 것도 원시 값과 비교할 때 비용이 많이 든다.

따라서 객체는 원시 값과는 다른 방식으로 동작하도록 설계되어 있다.

자바스크립트 객체의 관리 방식

자바스크립트 객체는 프로퍼티 키를 인덱스로 사용하는 해시 테이블(=연관배열, map, dictionary, lockup table) 이라고 생각할 수 있다.

대부분의 자바스크립트 엔진은 해시 테이블과 유사하지만 높은 성능을 위해
일반적인 해시 테이블보다 나은 방법으로 객체를 구현한다.

자바나 C++같은 클래스 기반 객체지향 프로그래밍 언어는
정의된 클래스를 기반으로 객체(인스턴스)를 생성한다.
객체가 생성된 이후에는 프로퍼티를 삭제하거나 추가할 수 없다.

하지만 자바스크립트는 클래스 없이 객체를 생성할 수 있으며
생성 이후에도 프로퍼티를 동적으로 추가하거나 삭제할 수 있다.

이는 사용하기는 매우 편리하지만 성능면에서 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(dynamic lookup) 대신 히든 클래스(hidden class) 라는 방식을
사용해 C++ 프로퍼티에 접근하는 정도의 성능을 보장한다.

동적 탐색

자바스크립트 객체의 특징은 편리하지만,
객체 생성 및 프로퍼티 접근에 OOP 언어보다 비용이 많이 드는 단점이 있습니다.

프로퍼티를 선언했을 때의 프로퍼티의 데이터 타입이나 순서가
실제로 프로퍼티 값을 접근할 때는 달라질 수 있기 때문입니다.
프로퍼티를 선언했을 때의 오프셋 값은 참조할 수 없게 되고, 
이에 대한 대책이 따로 없는 한, 프로퍼티 값을 읽어야 할 때마다 프로퍼티를 찾아내야 합니다.
이를 동적 탐색이라 한다.

변경 가능한 값

객체(참조) 타입의 값, 즉 객체는 변경 가능한 값(mutable value)이다.

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.
잠조 값은 생성된 객체가 저장된 메모리 공간의 주소, 그 자체 이다.

var person = {
		name: "lee",
};

일반적으로 원시 값을 할당한 변수의 경우 ~값을 갖는다 라고 표현하지만
객체 값을 할당한 변수의 경우 ~객체를 참조하고 있다 라고 표현한다.

객체는 변경가능한 값이므로 메모리에 저장된 객체를 직접 수정할 수 있다.
이때 객체를 할당한 변수에 재할당을 하지 않았으므로
객체를 할당한 변수의 참조 값은 변경되지 않는다.

var person = {
		name: "lee",
};

// 프로퍼티 값 갱신
person.name = 'kim';

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

객체 값은 원시 값과 다르게 메모리 크기가 일정하지도 않으며 가변적이다.
또한 프로퍼티 값 자체가 객체일 수도 있어서 복사해서 생성하는 비용이 많이든다.

이와 같은 이유로 메모리를 효율적으로 사용하기 위해
객체는 변경 가능한 값으로 설계되어있다.

이러한 구조적 단점에 따른 부작용이 있다.
원시 값과 다르게 여러개의 식별자가 하나의 객체를 공유할 수 있다는 것이다.

얕은 복사와 깊은 복사

객체를 프로퍼티 값으로 갖는 객체의 경우,
얕은 복사는 한 단계까지만 복사하는 것을 말하고
깊은 복사는 객체 안에 있는 객체까지 모두 복사하는 것을 말한다.

const o = { x: {y: 1} };

// 얕은 복사
const c1 = { ...o };
console.log( c1 === o ); // false
consoel.log( c1.x === o.x); // true

// lodash의 cloneDeep을 사용한 깊은 복사
// npm install lodash 로 설치한후 node.js 환경에서 실행
const _ = require('lodash');

// 깊은 복사
const c2 = _.cloneDeep(o);
console.log(c2 === o); // false
console.log(c2.x === o.x); // false

앝은 복사와 깊은 복사로 생성된 객체를 원본과 다른 객체다.
즉, 원본과 복사본은 참조 값이 다른 별개의 객체다.

하지만 얕은 복사는 객체에 중첩되어 있는 경우 참조 값을 복사하고
깊은 복사는 객체에 중첩되어 있는 객체까지 모두 복사해서 원시 값처럼
완전한 복사본을 만든다는 차이가 있다.

참고로 다음과 같이 원시 값을 할당한 변수를 다른 변수에 할당하는 것을 깊은 복사,
객체를 할당한 변수를 다른 변수에 할당하는 것은 앝은 복사라고 부르는 경우도 있다.

const v = 1;

// "깊은 복사" 라고 부르기도 한다.
const c1 = v;
console.log(c1 === v); // true

const o = { x: 1 },

// "얕은 복사" 라고 부르기도 한다.
const c2 = o;
console.log(c2 === o);

참조에 의한 전달

var person = {
	name: 'lee',
};

// 참조 값을 얕은 복사
var copy = person;

위 처럼 객체를 가리키는 변수(원본, person)를 다른변수(사본, copy)에 할당하면
원본의 참조 값이 복사되어 전달된다.
이를 참조에 의한 전달 이라 한다.

따라서 원본 또는 사본 중 어느 한쪽에서 객체를 변경하면 서로 영향을 주고 받는다.

값에 의한 전달과 참조에 의한 전달은
식별자가 기억하는 메모리 공간에 저장되어 있는 값을 복사한다는 면에서 동일하다.

다만 변수에 저장되어 있는 값이 원시 값이냐 참조 값이나의 차이만 있을 뿐이다.
앞에서 언급했듯이 자바스크립트의 이 같은 동작 방식을 설명하는 정확한 용어가 없다.
값에 의한 전달이나 참조에 의한 전달 이라는 용어를 사용하지 않고
공유에 의한 전달이라고 표현하는 경우도 있다.
다만 ECMAScript 에 정의된 공식적인 용어가 없다.

자바스크립트에서는 포인터가 존재하지 않기 때문에
포인터가 존재하는 다른 프로그래밍 언어의 참조의 의한 전달과
의미가 정확히 일치하지 않는다.

var person1 = {
	name: 'lee'
};

var person2 = {
	name: 'lee'
};

console.log(person1 === person2); // false
console.log(person1.name === person2.name); // true

위 예제에서 person1 === person2 이 false 인 이유는
식별자 person1 과 person2가 가지고 있는 값, 즉 메모리 주소가 다르기 때문에
false가 출력되는 것이다.

person1.name === person2.name 이 true 인 이유는
좌항과 우항 모두 값으로 평가될 수 있는 표현식이다.
두 표현식 모두 'lee' 로 평가되기 때문에
true가 출력되는 것이다.

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