스코프
스코프는 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙이다. 자바스크립트 엔진은 코드를 실행할 때 코드의 문맥을 고려한다. 코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는지에 따라 동일한 코드도 다른 결과를 만들어낸다.
코드의 문맥과 환경
코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는지를 렉시컬 환경이라고 부른다. 코드의 문맥은 렉시컬 환경으로 이루어지고 이를 구현한 것이 실행 컨텍스트이며, 모든 코드는 실행 컨텍스트에서 평가되고 실행된다. 스코프는 실행 컨텍스트와 깊은 관련이 있다.
전역에서 선언된 변수는 어디서든 참조할 수 있다. 하지만 함수 내부에서 선언된 변수는 함수 내부에서만 참조할 수 있다. 이 떄 두개의 변수의 식별자 네임이 동일하더라도 자신이 유효한 범위(스코프)가 다른 별개의 변수다.
변수나 함수의 이름이 같은 식별자는 어떤 값을 구별하여 식별해낼 수 있는 고유한 이름을 말한다. 따라서 식별자인 변수 이름은 중복될수 없고 하나의 값은 유일한 식별자에 연결(name binding)되어야 한다.
파일과 폴더의 구조로 알아보는 namespace
파일 이름은 하나의 파일을 구별하여 식별할 수 있는 식별자다. 식별자인 파일 이름은 유일해야한다. 하지만 우리는 컴퓨터를 사용할 때 하나의 파일 이름만 사용하지는 않는다. 식별자인 파일 이름을 중복해서 사용할 수 있는 이유는 폴더(디렉토리)라는 개념이 있기 때문이다. 만약 폴더가 없다면 파일 이름은 유일해야한다. 컴퓨터 전체를 통틀어 하나의 파일 이름만 사용해야 한다면, 파일 이름을 만드는 것이 무척이나 번거로울 것이다.
이와 마찬가지로 프로그래밍 언어에서는 스코프를 통해 식별자인 변수 이름의 충돌을 방지하여 같은 이름의 변수를 사용할 수 있게 한다. 스코프 내에서 식별자는 유일해야 하지만 다른 스코프에는 같은 이름의 식별자를 사용할 수 있다. 즉 스코프는 네임스페이스다.
스코프의 종류
코드는 전역과 지역으로 구분할 수 있다.
이때 변수는 자신이 선언된 위치(전역 또는 지역)에 의해 자신이 유효한 범위인 스코프가 결정된다.
지역변수
지역이란 함수 몸체 내부를 말한다. 지역은 지역스코프(local scope)를 만든다. 지역에 변수를 선언하면 지역 스코프를 갖는 지역 변수가 된다. 지역 변수는 자신이 선언된 지역과 하위 지역(중첩 함수)에서만 참조할 수 있다. 다시 말해, 지역 변수는 자신의 지역 스코프와 하위 지역 스코프에서 유효하다.
스코프 체인
함수는 전역에서 정의할 수도 있고, 함수 몸체 내부에서 정의할 수도 있다. 함수 몸체 내부에서 함수가 정의한 함수를 중첩 함수라 하고, 중첩 함수를 포함하는 함수를 외부 함수라고 한다.
함수는 중첩 될 수 있으므로 함수의 지역 스코프도 중첩될 수 있다. 이는 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖는다는 것을 의미한다. 다시 말해, 중첩 함수의 지역 스코프는 중첩 함수를 포함하는 외부 함수의 지역 스코프와 계층적 구조를 갖는다. 이때 외부 함수의 지역 스코프를 중첩 함수의 상위 스코프라 한다.
모든 스코프는 하나의 계층적 구조로 연결되며, 모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프다. 이렇게 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체이닝라 한다.
자바스크립트 엔진은 변수를 참조할 때 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색(identifier resolution) 한다. 이를 통해 상위 스코프에서 선언한 변수를 하위 스코프에서 참조할 수 있다.
스코프 체인은 물리적인 실체로 존재한다.
자바스크립트 엔진은 코드를 실행하기에 앞서 자료구조인 랙시컬 환경을 실제로 생성한다.
변수 선언이 실행되면 변수식별자가 이 자료구조에 키로 등록되고, 변수 할당이 일어나면 이 자료구조의 변수 식별자에 해당하는 값을 변경한다.
변수의 검색도 이 랙시컬환경 상에서 이뤄진다.
랙시컬 환경 (Lexical Environment)
스코프 체인은 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 단방향으로 연결한 것이다. 전역 렉시컬 환경은 코드가 로드되면 곧바로 생성되고 함수의 렉시컬 환경은 함수가 호출되면 곧바로 생성된다
자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 따라, 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색한다.
상위 스코프에서 유효한 변수는 하위 스코프에서 자유롭게 참조할 수 있지만 하위 스코프에서 유효한 번수를 상위 스코프에서 참조할 수 없다는 것을 의미한다.
스코프 체인으로 연결된 스코프의 계층적 구조는 부자 관계로 상속과 유사하다. 상속을 통해 부모의 자산을 자식이 자유롭게 사용할 수 있지만 자식의 자산을 부모가 사용할 수는 없다. 스코프 체인도 마찬가지 개념이다.
함수 레벨 스코프
지역은 함수 몸체를 말하고 지역은 지역 스코프를 만든다고 했다. 이는 코드 블록이 아닌 함수에 의해서만 지역 스코프가 생성된다는 의미이다. 하지만 var로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록(함수)몸체만을 지역 스코프로 인정한다. 이러한 특성을 함수 레벨 스코프라 한다.
var 키워드로 선언된 변수는 함수 레벨 스코프만 인정하기 때문에 함수 밖에서 var 키워드로 선언된 변수는 코드 블록 내에서 선언되었다 할지라도 모두 전역변수다. 따라서 전역 변수와 이름이 같다면 중복 선언되고 그 결과 의도치 않은 전역 변수의 값이 재할당된다.
var i = 10;
//for문에서 선언한 i는 전역 변수다.
//이미 선언된 전역 변수 i가 있으므로 중복 선언된다.
for(var i = 0; i < 5; i++){
console.log(i) // 0 1 2 3 4
}
console.log(i) // 5블록레벨스코프를 인정하지 않는 var로 인해 의도치 않은 전역 변수의 값이 재할당 되는 것을 볼 수 있다.
이러한 부분을 방지하기 위해 let const 키워드는 블록 레벨 스코프를 지원한다.
렉시컬 스코프
var x = 1;
function foo() {
var x = 10;
bar();
}
function bar(){
console.log(x);
}
foo(); // 1
bar(); // 1위 예제의 실행 결과는 bar 함수의 상위 스코프가 무엇인지에 따라 결정된다. 두가지 패턴을 예측할 수 있다.
함수를 어디서 호출했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.
함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.
