어떤 자바스크립트 강의에서든 항상 등장하는 프로토타입에 대해서 알아보겠습니다.

그만큼 자바스크립트에서 중요한 개념이라는 뜻 이겠죠?

프로토타입에 대해서 알아보기 전에 자바스크립트는 어떤 언어이며 객체란 무엇인지 간단하게 알아보도록 하겠습니다!

자바스크립트는 다른 언어들과는 다르게 프로토타입 기반의 객체지향 언어 입니다. 자바스크립트에서 원시 타입을 제외한 모든 것들이 객체 입니다.

그럼 객체는 무엇일까요?
상태를 나타내는 데이터와 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶은 복합적인 자료구조 입니다. 이때 객체의 상태 데이터를 프로퍼티 동작을 메서드라고 합니다.

이제 위에서 언급했던 프로토타입이 무엇인지에 대해서 알아봅시다.
프로토타입이란 객체지향 프로그래밍의 근간을 이루는 객체 간의 상속을 구현하기 위해 사용 됩니다. 프로토타입은 어떤 객체의 부모 객체의 역할을 하는 객체로서 프로토타입을 상속받은 자식 객체는 부모 객체의 프로퍼티를 자유롭게 가져와서 사용 할 수 있습니다.

모든 객체에는 [[Prototype]] 이라는 내부 슬롯이 있습니다. 이 내부 슬롯의 값은 어떤 객체를 참조하고 있거나 null 입니다. 어떤 객체를 참조하고 있다면 그 객체가 해당 객체의 프로토타입 이라고 합니다. 이 내부 슬롯에 저장되는 프로토타입은 객체 생성 방식에 따라서 달라집니다.

모든 객체는 하나의 프로토타입을 가지게 되고 모든 프로토타입은 생성자 함수와 연결되어 있습니다.

모든 객체는 직접 프로토타입에 접근할 수 없습니다. 그래서 위와 같이 접근자 프로퍼티 __proto__ 을 통해서 [[Prototype]] 내부 슬롯에 간접적으로 접근 할 수 있습니다.

__proto__ 접근자 프로퍼티는 해당 객체가 소유하는 프로퍼티가 아니라 Object.prototype의 프로퍼티 입니다. 이 프로퍼티는 getter, setter 함수라고 불리는 접근자 함수를 통해서 프로토타입을 얻어오거나 새로운 프로토 타입을 할당 할 수 있습니다.

하지만 __proto__ 보다는 Object.getPrototypeOf, Object.setPrototypeOf 메서드를 사용하는 것을 권장 합니다.
현재 대부분의 브라우저에서 __proto__ 를 지원하고 있기는 하지만 직접 상속을 통해 Object.prototype 을 상속받지 않는 객체를 생성하여 __proto__ 를 사용할 수 없는 경우가 있기 때문 입니다.

const a = {}
const b = {
  x : 3
};
// __proto__ 를 사용한 getter, setter
a.__proto__; // a 객체의 프로토타입 불러오기

a.__proto__ = b; // a 객체의 프로토타입 을 b 객체로 교체

Object.getPrototypeOf(a); // a 객체의 프로토타입 불러오기

Object.setPrototypeOf(a, b); // a 객체의 프로토타입 을 b 객체로 교체

위의 __proto__ 를 사용하는 것과 메서드를 사용하여 얻는 결과는 같습니다.

함수 객체의 prototype 프로퍼티

함수 객체만이 소유하는 prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로토타입을 가리킵니다. 하지만 모든 함수가 prototype 프로퍼티를 소유하고 있는 것은 아닙니다. 화살표 함수와 ES6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드는 non-constructor 이기 때문에 prototype 프로퍼티를 소유하고 있지 않으며 당연하게도 프로토타입을 생성하지 않습니다.
물론 일반 함수도 prototype 프로퍼티를 가지고는 있지만 객체를 생성하지 않는 일반 함수의 경우에는 prototype 프로퍼티가 의미가 없는 프로퍼티 입니다.

지금까지 우리는 생성자함수가 가지고 있는 prototype 프로퍼티와 객체가 가지고 있는 __proto__ 를 배웠습니다. 이 두 프로퍼티는 결과적으로 같은 프로토타입 객체를 가리키고 있습니다.

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프로토타입 객체의 constructor 프로퍼티

그럼 프로토타입 객체에 있는 constructor 는 무슨 프로퍼티인지 알아봅시다.
모든 프로토타입 객체는 constructor 프로퍼티를 기본적으로 가지게 됩니다.
이 프로퍼티는 자신을 가리키고 있는 생성자 함수를 가리키고 있는 프로퍼티 입니다.
생성자 함수와 프로토타입 객체와의 연결은 생성자 함수 객체가 생성 될 때 이뤄지게 됩니다.

결과적으로 생성자 함수에 의해서 생성되는 객체는 프로토타입이 가지고 있는 constructor 프로퍼티를 이용해서 자신을 생성한 생성자 함수와 연결됩니다.

리터럴 표기법으로 생성한 객체의 프로토타입

객체를 생성할 때 자주 사용하는 또 다른 방법이 리터럴 표기법으로 객체를 생성하는 것 입니다. 리터럴 표기법으로 생성한 객체한테도 동일하게 프로토타입 객체가 존재 합니다. 그럼 리터럴 표기법으로 생성한 객체의 프로토타입 객체는 무엇일까?

리터럴 표기법으로 생성된 객체도 가상적인 생성자 함수를 가지게 됩니다. 위에서 언급한적이 있는데 모든 객체는 하나의 프로토타입을 가지게 되며 모든 프로토타입 객체는 생성자 함수와 연결되어 있다고 했습니다.

프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재 할 수 없고 언제나 쌍으로 존재한다.

리터럴 표기법에 의해서 생성된 객체는 정확하게 말하자면 생성자 함수에 의해서 생성된 객체는 아닙니다. 하지만 본질적으로 두 방법에 의해서 생성된 객체는 객체로서 동일한 특성을 가지기 때문에 리터럴 표기법으로 생성한 객체의 프로토타입의 constructor 가 가리키는 생성자 함수가 해당 객체를 생성한 생성자 함수로 생각해도 크게 무리는 없습니다.
아래는 리터럴 표기법에 의해 새성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입 입니다.

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# 프로토타입의 생성 시점 프로토타입은 생성자 함수가 생성되는 시점에 같이 생성 됩니다. 생성자 함수는 두 종류가 존재 합니다. 사용자가 직접 정의하는 생성자 함수와 자바스크립트에서 기본으로 제공하는 빌트인 생성자 함수가 있습니다. 두 종류의 생성자 함수의 프로토타입 객체의 생성 시점에 대해서 알아봅시다.

사용자 정의 생성자 함수의 프로토타입 객체 생성 시점

결론은 정의된 함수가 평가되어 함수 객체가 생성될때 동시에 프로토타입 객체도 생성 됩니다.
아래의 코드로 확인 해보자

console.log(User.prototype); // Uncaught ReferenceError: User is not defined

const User = function(name, age) {
  this.name = name;
  this.age = age;
}

위의 코드는 함수표현식으로 생성자 함수를 정의하였기 때문에 런타임시에 함수가 평가되어 함수 객체가 생성되고 프로토타입 객체가 생성되기 때문에 함수표현식 이전에 prototype 에 접근 하려면 에러가 발생 합니다. 아직 프로토타입 객체가 생성되지 않았기 때문 입니다.

console.log(User.prototype); // {constructor: ƒ}

function User(name, age) {
  this.name = name;
  this.age = age;
}

위의 코드는 함수 선언식으로 생성자 함수를 정의하였기 때문에 런타임 전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행되어서 함수 객체가 생성되었고 동시에 프로토타입 객체가 생성되었기 때문에 런타임이 시작되어서 생성자 함수의 prototype 에 접근하면 에러가 발생하지 않고 생성자 함수의 prototpe 이 출력되는것을 확인할 수 있습니다.

위의 결과를 봤을 때 사용자 정의 생성자 함수의 프로토타입 객체는 함수가 평가 되었을때 생성되는것을 확인 할 수 있습니다. 생성된 프로토타입도 객체기 때문에 자신의 프로토타입을 갖는다. 생성된 프로토타입의 프로토타입은 Object.prototype 입니다.

빌트인 생성자 함수와 프로토타입 객체 생성 시점

Object, String, Number, Function, Array 등의 빌트인 생성자 함수도 생성되는 시점에 프로토타입 객체가 생성 됩니다.
빌트인 생성자 함수가 생성되는 시점은 전역 객체 (window, global) 가 생성되는 시점 입니다.
결론적으로 어떤 객체를 생성하기 전에 생성자 함수와 프로토타입 객체는 이미 객체로 존재하게 됩니다.
객체를 생성하게되면 [[Prototype]] 내부 슬롯에 이미 생성된 프로토타입 객체가 할당되는 것 입니다.

위의 내용은 모던 자바스크립트 Deep Dive 책의 내용을 참고하였습니다.