Part 4. 변수

HanSungUk·2022년 5월 5일
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현재 '모던 자바스크립트 Deep Dive'를 통해 자바스크립트를 학습하고 있습니다. 본 포스트는 해당 내용에 대한 정리를 목적으로 합니다.

1. 변수란 무엇인가? 왜 필요한가?


자바스크립트 엔진이 10+30이라는 식(표현식(expression))의 의미를 해석(파싱(passing))하면 + 연산을 수행하기 위해 먼저 +연산자의 좌변과 우변의 숫자 값, 즉 피연산자(operand)를 기억해야합니다.
이때, 컴퓨터는 CPU를 사용해 연산하고, 메모리를 사용해 데이터를 기억합니다.

메모리(memory)는 1바이트(8비트) 크기의 메모리 셀(memory cell)로 이뤄져있으며 각 셀은 고유의 메모리 주소를 갖습니다.

이 메모리 주소는 메모리 공간의 위치를 나타내며, 0부터 시작해서 메모리의 크기만큼 정수로 표현된다. 위 이미지 속 크기는 4GB 메모리에 해당합니다.

참고로 컴퓨터는 모든 데이터를 2진수로 처리합니다. 따라서 메모리에 저장되는 데이터는 데이터의 종류(숫자, 텍스트, 이미지)와 상관없이 모두 2진수로 저장되며, 위 이미지의 10과 20은 편의상 넣은 숫자로 이해하시면 됩니다.

그렇다면 우리는 저장된 메모리 공간에 어떻게 접근할 수 있을까요?
우리는 위 이미지에 보이는 메모리 주소를 통해 값에 직접 접근하려는 시도를 할 수 있지만 자바스크립트에서는 개발자의 직접적인 메모리 제어를 허용하지 않습니다.

그 이유는 첫 번째, 실수로 운영체제가 사용하고 있는 값을 변경하여 시스템을 멈추게 하는 치명적인 오류를 발생할 수 시킬 수 있습니다.
두 번째, 메모리 주소는 코드가 실행될 때마다 메모리의 상황에 따라 임의로 결정되기 때문에 코드의 실행이 어렵습니다.

이러한 어려움을 극복하기 위해서 프로그래밍 언어는 변수(variable)라는 메커니즘을 제공하고 있습니다.
프로그래밍 언어는 컴퓨터가 기억하고 싶은 값을 메모리에 저장하고, 저장된 값을 읽어들여 재사용(참조)하기 위해 변수라는 메커니즘을 제공합니다.
변수란 값의 위치(메모리 공간)를 가리키는 상징적인 이름이라고 할 수 있습니다.

메모리 공간에 저장된 값을 식별할 수 있는 고유한 이름을 변수 이름(변수명)이라 하고, 변수에 저장된 값을 변수 값이라 합니다.
변수에 값을 저장하는 것을 할당(assignment)(대입, 저장)이라 하고, 변수에 저장된 값을 읽어 들이는 것을 참조(reference)라고 합니다.

변수 이름을 사용해 참조를 요청하면 자바스크립트 엔진은 변수 이름과 매핑된 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근해서 저장된 값을 반환시킵니다.

2. 식별자

메모리 상에 존재하는 어떤 값을 식별할 수 있는 이름을 모두 식별자라고 부릅니다.
변수 이름과 함수 이름도 마찬가지로 식별자 입니다.
식별자는 값이 저장되어 있는 메모리 주소와 매핑 관계를 맺으며, 이 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 저장된 값에 접근할 수 있습니다.
참고로 매핑 정보도 다른 메모리 공간에 저장되어 있습니다.
즉, 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있습니다.

3. 변수 선언

변수 선언이란 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보(allocate)하고 변수 이름과 확보된 메모리 공간의 주소를 연결(name binding)해서 값을 저장할 수 있게 준비하는 것입니다.
여기서, name binding이란 프로그래밍 언어에서 엔티티(entity)(데이터 그리고/또는 코드)와 식별자들의 연관을 표현한 단어입니다.

변수 선언에 의해 확보된 메모리 공간은 확보가 해제(release)되기 전까지는 누구도 확보된 메모리 공간을 사용할 수 없도록 보호되므로 안전하게 사용할 수 있습니다.

변수를 선언할 때는 var, let, const 키워드를 사용합니다.
여기서, 키워드란 자바스크립트 코드를 해석하고 실행하는 자바스크립트 엔진이 수행할 동작을 규정한 일종의 명령어입니다.

  • 키워드를 만났을때 자바스크립트 엔진의 수행 동작 단계
  1. 선언 단계: 변수 이름을 등록해서 자바스크립트 엔진에 변수의 존재를 알린다.
  2. 초기화 단계: 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고 암묵적으로 undefined를 할당해 초기화한다. -> 자바스크립트의 독특한 특징입니다.
    일반적으로 초기화(initialization)란 변수가 선언된 이후 최초로 값을 할당하는 것을 말합니다.
    만약 초기화 단계를 거치지 않으면 확보된 메모리 공간에 이전에 다른 애플리케이션이 사용했던 값이 남아있을 수 있어서 곧바로 변수 값을 참조하면 쓰레기 값(garbage value)이 나올 수 있습니다.

이때, 변수 이름을 비롯한 모든 식별자는 실행 컨텍스트(execution context)에 등록됩니다. 실행 컨텍스트는 자바스크립트 엔진이 소스코드를 평가하고 실행하기 위해 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다. 자바스크립트 엔진은 실행 컨텍스트를 통해 식별자와 스코프를 관리합니다.
실행 컨텍스트와 스코프에 관한 내용은 목차에 따라 포스트 예정입니다.

변수를 사용하려면 반드시 선언이 필오합니다.
선언하지 않은 식별자에 접근하면 ReferenceError(참조 에러)가 발생합니다. ReferenceError는 식별자를 통해 참조하려 했지만 자바스크립트 엔진이 등록된 식별자를 찾을 수 없을 때 발생하는 에러입니다.

4. 변수 선언의 실행 시점과 변수 호이스팅

자바스크립트에서의 변수 선언은 소스코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 런타임 시점이 아니라 그 이전 단계에서 먼저 실행됩니다.

자바스크립트 엔진은 소스코드를 한 줄씩 순차적으로 실행하기에 앞서 소스코드 실행을 위한 준비 단계인 소스코드의 평가 과정을 거칩니다.
소스코드의 평가 과정에서 자바스크립트 엔진은 변수 선언을 포함한 모든 선언문(변수 선언문, 함수 선언문)을 소스코드에서 찾아내 먼저 실행합니다.
소스코드의 평가 과정이 끝나면 모든 선언문을 제외하고 소스코드를 한 줄씩 순차적으로 실행합니다.

따라서, 아래의 console.log(score)가 실행되는 시점에는 참조에러(reference error)가 발생하지 않습니다.

console.log(score) //undefined
var score; // 변수 선언문 

이처럼 변수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 변수 호이스팅이라 합니다.
var, let, const, function, function*, class키워드를 사용해서 선언하는 모든 식별자(변수, 함수, 클래스 등)는 호이스팅됩니다.

5. 값의 할당

변수에 값을 할당(assignment)할 때는 할당 연산자 = 를 사용합니다.

var score; // 변수 선언
score = 80; // 값의 할당

var score = 80; // 변수 선언과 값의 할당

자바스크립트 엔진은 변수 선언과 값의 할당을 하나의 문(statement)으로 단축 표현해도 변수 선언과 값의 할당을 2개의 문으로 나누어 각각 실행합니다.

다시 한 번 정리하자면,
변수 선언은 소스코드가 순차적으로 실행되는 시점인 런타임 이전에 먼저 실행되지만 값의 할당은 소스코드가 순차적으로 실행되는 시점임 런타임에 실행됩니다.

console.log(score); // undefined
var score = 80; // 변수 선언과 값의 할당
console.log(score); // 80


변수에 값을 할당할 때는 이전 값 undefined가 저장되어 있던 메모리 공간을 지우고 그 메모리 공간에 할당 값 80을 새롭게 저장하는 것이 아니라 새로운 메모리 공간을 확보하고 그곳에 할당 값 80을 새롭게 저장합니다.

6. 값의 재할당

재할당은 이미 값이 할당돼있는 변수에 새로운 값을 또다시 할당하는 것을 말합니다.
만약 값을 재할당할 수 없어서 변수에 저장된 값을 변경할 수 없다면 변수가 아니라 상수(constant)라 합니다.
즉, 상수는 단 한 번만 할당할 수 있는 변수라고 할 수 있습니다.

참고로 const 키워드를 사용해 선언한 변수는 재할당이 금지됩니다. 즉, const 키워드는 단 한번만 할당할 수 있는 변수를 선언합니다. 따라서 const 키워드를 사용하면 상수를 표현할 수 있습니다.

var score = 80; // 변수 선언과 값의 할당
score = 90; // 값의 재할당

현재 score 변수의 값은 90입니다.
score 변수의 이전 값인 undefined와 80은 어떤 변수도 값으로 갖고 있지 않습니다. 다시 말해 어떤 식별자와도 연결되어 있지 않습니다.
이때, 메모리상에서 undefined와 80처럼 더 이상 필요하지 않는 불필요한 값들은 가비지 콜렉터에 의해 메모리에서 자동 해제됩니다. 단, 메모리에서 언제 해제될지는 예측할 수 없습니다.

가비지 콜렉터는 애플리케이션이 할당(allocate)한 메모리 공간을 주기적으로 검사하여 더 이상 사용되지 않는 메모리를 해제(release)하는 기능을 말합니다. 자바스크립트는 가비지 콜렉터를 내장하고 있는 매니지드 언어로서 가비지 콜렉터를 통해 메모리 누수(memory leak)를 방지합니다.

  • 메모리 누수(memory leak)현상은 컴퓨터 프로그램이 필요하지 않은 메모리를 계속 점유하고 있는 현상을 말합니다.
  • 언매니지드 언어와 매니지드 언어
    프로그래밍 언어는 메모리 관리 방식에 따라 언매니지드 언어와 매니지드 언어로 분류할 수 있습니다.
    • C 언어와 같은 언매니지드 언어는 개발자가 명시적으로 메모리를 할당하고 해제해야합니다. 따라서 개발자의 역량에 따라 최적의 성능을 확보할 수 있지만 반대의 경우 치명적 오류를 생산할 수 있습니다.
    • 자바스크립트와 같은 매니지드 언어는 언어차원에서 메모리의 할당 및 해제를 위한 메모리 관리 기능을 담당합니다.
      즉, 개발자가 명시적으로 메모리를 할당하고 해제할 수 없습니다. 따라서 개발자의 역량에 의존하는 부분이 상대적으로 작아져 일정한 생산성을 확보할 수 있다는 장점이 있지만 성능 면에서 어느 정도 손실은 감수할 수 밖에 없습니다.

7. 식별자 네이밍 규칙

  1. 식별자는 특수문자를 제외한 문자, 숫자, 언더스코어(_), 달러 기호($)를 포함할 수 있습니다.
  2. 단, 식별자는 특수문자를 제외한 문자, 언더스코어(_), 달러 기호($)로 시작해야 합니다. 숫자로 시작하는 것은 허용되지 않습니다.
  3. 예약어는 식별자로 사용할 수 없습니다.

네이밍 컨벤션(naming convention)은 하나 이상의 영어 단어로 구성된 식별자를 만들 때 가독성 좋게 단어를 한눈에 구분하기 위해 규정한 명명 규칙입니다.

// 카멜 케이스(camelCase)
var firstName;

// 스네이크 케이스(snake_case)
var first_name;

// 파스칼 케이스(PascalCase)
var FirstName;

// 헝가리언 케이스(typeHungarianCase)
var strFirstName; // type + identifier
var $elem = element.getElementById('myId'); // DOM 노드
var observable$ = fromEvent(document, 'click'); // RxJS 옵저버블

자바스크립트에서는 일반적으로 변수나 함수의 이름에는 카멜케이스를 사용하고, 생성자 함수, 클래스의 이름에는 파스칼 케이스를 사용합니다.

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