안녕하세요. 동쪽별입니다.
이번 글에는 자바스크립트를 포함한 모든 프로그래밍 언어의 기본! 스코프에 대해 알아보겠습니다.
스코프의 이해가 부족하면 다른 개념을 이해하기 어려울 수 있습니다.
사실 이 글은 다음에 다루어 볼 '실행 컨텍스트(Execution Context)'를 위한 빌드업 입니다 😁
목차
1. 스코프(Scope)란?
2. 스코프 체인(Scope Chain)
3. 렉시컬 환경(Lexical Environment)
스코프(Scope)란?
변수는 자신이 선언된 위치에 의해 자신이 유효한 범위, 즉 다른 코드가 변수 자신을 참조할 수 있는 범위가 결정됩니다.
변수 뿐만 아니라 모든 식별자가 그러합니다.
다시 말해, 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 스코프라 합니다.
즉, 스코프는 식별자가 유효한 범위라 할 수 있겠네요.
만약, 코드의 가장 바깥 영역과 함수 내부에 같은 이름을 갖는 x 변수를 선언했고, 가장 바깥 영역과 함수 내부에서 x 변수를 각각 참조한다면,
이때 자바스크립트 엔진은 이름이 같은 두 개의 변수 중에서 어떤 변수를 참조해야 할 것인가를 결정해야 합니다.
자바스크립트 엔진은 스코프를 통해 어떤 변수를 참조해야 할 것인지 결정합니다.
따라서 스코프란 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙이라고도 할 수 있습니다.
즉, 두 개의 x 변수는 식별자 이름이 동일하지만 자신이 유효한 범위, 즉 스코프가 다른 별개의 변수가 됩니다.
만약 스코프라는 개념이 없다면 같은 이름을 갖는 변수는 충돌을 일으키므로 프로그램 전체에서 하나밖에 사용할 수 없겠죠..?
예를 들어, 우리의 컴퓨터에는 하나의 폴더 안에 같은 이름의 파일을 생성하지 못합니다.
하지만 다른 폴더나 위치에서는 같은 이름의 파일을 생성할 수 있죠!
이와 마찬가지로 프로그래밍 언어에서도 스코프를 통해 식별자의 충돌을 방지하여 같은 이름의 변수(또는 함수 등)을 사용할 수 있게 합니다.
스코프 체인(Scope Chain)
전역이란 코드의 가장 바깥 영역을 말하죠. 전역은 전역 스코프(Global Scope)를 만듭니다.
전역에 변수를 선언하면 전역 스코프를 갖는 전역 변수가 되고, 이 전역 변수는 어디서든지 참조할 수 있다는 것!
다 알고 계시죠?
지역이란 함수 몸체 내부를 말합니다.
지역은 지역 스코프(Local Scope)를 만듭니다.
지역에 변수를 선언하면 지역 스코프를 갖는 지역변수가 되고, 지역 변수는 자신이 선언된 지역과 하위 지역(중첩 함수)에서만 참조할 수 있습니다.
즉, 지역 변수는 자신의 지역 스코프와 하위 스코프에서 유효합니다!
위 예시의 inner 함수 내부에서 선언된 x 변수 이외에 이름이 같은 전역 변수 x가 존재하죠.
이때 inner 함수 내부에서 x 변수를 참조하면 전역 변수 x를 참조하는 것이 아니라 inner 함수 내부에서 선언된 x 변수를 참조합니다.
이는 자바스크립트 엔진이 스코프 체인을 통해 참조할 변수를 검색했기 때문입니다.
그럼 위 예시를 기반으로 스코프 체인에 대해 알아봅시다.
함수 몸체 내부에서 정의한 함수를 중첩 함수, 중첩 함수를 포함하는 함수를 외부 함수라 지칭하겠습니다.
함수는 중첩될 수 있으므로 함수의 지역 스코프도 중첩될 수 있습니다.
이는 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖는다는 것을 의미합니다.
이때 외부 함수와 지역 스코프를 중첩 함수의 상위 스코프라 합니다.
위 예시를 계층 구조로 나타내면 아래와 같습니다.
이처럼 모든 스코프는 하나의 계층적 구조로 연결되며, 모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프입니다.
이처럼 스코프가 계층적으로 연결된 것을 바로 스코프 체인이라 합니다.
변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색하는 것입니다.
이를 통해 상위 스코프에서 선언한 변수를 하위 스코프에서도 참조할 수 있는 거죠!
- x 변수를 참조하는 코드의 스코프인 inner 함수의 지역 스코프에서 x 변수가 선언되었는지 검색한다.
- inner 함수 내에서 선언된 x 변수가 존재한다. 따라서 검색된 변수를 참조하고 검색을 종료한다.
- y 변수를 참조하는 코드의 스코프인 inner 함수의 지역 스코프에서 y 변수가 선언되었는지 검색한다.
- inner 함수 내에는 y 변수의 선언이 존재하지 않으므로 상위 스코프인 outer 함수의 지역 스코프로 이동한다.
- outer 함수 내에도 y 변수의 선언이 존재하지 않으므로 또 다시 상위 스코프인 전역 스코프로 이동한다.
- 전역 스코프에는 y 변수의 선언이 존재한다. 따라서 검색된 변수를 참조하고 검색을 종료한다.
마치, 제 블로그에서 다루었던 프로토타입 체인의 동작 방식과 유사하네요!
이러한 스코프 체인은 물리적인 실체로 존재합니다.
자바스크립트 엔진은 코드(전역 코드와 함수 코드)를 실행하기에 앞서 위 이미지와 유사한 자료구조인 렉시컬 환경을 실제로 생성합니다.
렉시컬 환경(Lexical Environment)
var x = 1;
function foo() {
var x = 10;
bar();
}
function bar() {
console.log(x);
}
foo(); // ?
bar(); // ?위 예제의 실행 결과는 어떻게 될까요? 두 가지 패턴을 예측해볼 수 있습니다.
- 함수를 어디서 호출했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.
- 함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.
1번 방식을 동적 스코프(Dynamic Scope)라 합니다.
상위 스코프가 동적으로 변할 수 있기 때문입니다.
2번 방식을 렉시컬 스코프(Lexical Scope)라 합니다.
상위 스코프가 동적으로 변하지 않고 함수 정의가 평가되는 시점에 상위 스코프가 결정되기 때문에 정적 스코프라고 부르기도 합니다.
자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따릅니다!
자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르므로 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정합니다.
함수가 호출된 위치는 상위 스코프 결정에 어떠한 영향도 주지 않습니다.
즉, 함수의 상위 스코프는 언제나 자신이 정의된 스코프입니다.
이처럼 함수의 상위 스코프는 함수 정의가 실행될 때 정적으로 결정됩니다.
함수 정의(함수 선언문 또는 함수 표현식)가 실행되어 생성된 함수 객체는 이렇게 결정된 상위 스코프를 기억합니다.
함수가 호출될 때마다 함수의 상위 스코프를 참조할 필요가 있기 때문입니다.
위 내용에서 유추해 볼 수 있듯이 "코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는지"를 렉시컬 환경이라 합니다.
즉, 코드의 문맥(Context)은 렉시컬 환경으로 이뤄지고, 이를 구현한 것이 바로! 실행 컨텍스트입니다.
모든 코드는 실행 컨텍스트에서 평가되고 실행됩니다.
이처럼 스코프는 실행 컨텍스트와 깊은 관련이 있습니다. (실행 컨텍스트에 대해서는 다음에 중점적으로 다루어 볼게요)
스코프 체인은 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 단방향으로 연결(Chaining)한 것입니다.
변수 선언이 실행되면 변수 식별자가 렉시컬 환경에 Key로 등록되고, 변수 할당이 일어나면 렉시컬 환경의 변수 식별자에 해당하는 값을 변경합니다.
변수의 검색도 이 자료구조 상에서 이루어지는 것입니다.
(전역 렉시컬 환경은 코드가 로드되면 곧바로 생성되고, 함수의 렉시컬 환경은 함수가 호출되면 곧바로 생성됩니다.)
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이번 개념은 앞으로 다루어 볼 실행 컨텍스트와 클로저 등 자바스크립트의 핵심 개념들을 이해하기 위한 필수적인 발판입니다.
바로 실행 컨텍스트에 대한 글을 작성하려 했지만 스코프를 꼭 짚고 넘어가는게 좋을 것 같아 해당 글을 작성하게 되었습니다.
스코프 개념은 쉽고 당연하게 여겨질 수 있기에 자칫 그냥 넘어갈 수 있습니다.
그러나 스코프 체인과 렉시컬 환경과 같은 깊은 개념까지 꼭 정복하고 심화 개념들을 학습하시면 좋겠습니다!
※ 참조
📖 모던 자바스크립트 Deep Dive (이웅모 지음)
