모던 자바스크립트 Deep Dive #11 (스코프)

스코프란?

모든 식별자 (변수 이름, 함수 이름, 클래스 이름 등)는 자신이 선언된 위치에 의해 다른 코드가 식별자 자신을 참조할 수 있는 유효범위가 결정되는데, 이를 식별자가 유효한 범위 즉, 스코프scope(유효범위)라 한다. 

 

자바스크립트 엔진은 스코프를 통해 어떤 변수를 참조해야 할 것인지 결정하는데, 이를 식별자 결정identifier resolution이라 한다. 따라서 스코프란 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙이라고도 할 수 있다.

 

코드의 문맥과 환경

"코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는지"를 렉시컬 환경lexical enviroment이라고 부른다. 즉, 코드의 문맥context은 렉시컬 환경으로 이뤄진다. 이를 구현한 것이 "실행 컨텍스트exucution context"이며, 모든 코드는 실행 컨텍스트에서 평가되고 실행된다. 

 

var x = 'global';

function foo() {
	var x = 'local';
	console.log(x); // ①
}

foo();

console.log(x); // ②

위 예제에서 코드의 가장 바깥 영역에 선언된 x 변수는 어디서든 참조할 수 있지만, foo 함수 내부에서 선언된 x 변수는 foo 함수 내부에서만 참조할 수 있고, foo 함수 외부에서는 참조할 수 없다. 이때 두 개의 x 변수는 식별자 이름이 동일하지만 자신이 유효한 범위, 즉 스코프가 다른 별개의 변수다. 

 

식별자는 어떤 값을 구별할 수 있어야 하므로 유일해야 한다. 따라서 식별자인 변수 이름은 중복될 수 없다. 즉, 하나의 값은 유일한 식별자에 연결name binding되어야 한다. 우리가 컴퓨터에서 파일을 관리할 때 다른 디렉토리의 같은 파일명을 사용할 수 있듯이 프로그래밍 언어에서도 스코프(유효범위)를 통해 식별자인 변수 이름의 충돌을 방지하여 같은 이름의 변수를 사용할 수 있게 한다. 즉, 스코프는 네임스페이스다. 

※ 이름공간 또는 네임스페이스(영어: namespace)는 개체를 구분할 수 있는 범위를 나타내는 말로 일반적으로 하나의 이름 공간에서는 하나의 이름이 단 하나의 개체만을 가리키게 된다.

 

// var 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복선언이 허용된다. 
// 이는 의도치 않게 변수 값이 재할당 되어 변경되는 부작용을 발생시킨다. 

function foo() {
	var x = 1;
	var x = 2;
	console.log(x); // 2
}

foo (); 


// 하지만 let이나 const 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복선언을 허용하지 않는다. 

function bar() {
	let x = 2; // SyntaxError: Identifier 'x' has already been declared
}

bar();

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스코프의 종류

코드는 전역global과 지역local으로 구분할 수 있다. 

구분	설명	스코프	변수
전역	코드의 가장 바깥 영역	전역 스코프	전역 변수
지역	함수 몸체 내부	지역 스코프	지역 변수

 

전역과 전역 스코프

• 전역이란 코드의 가장 바깥 영역을 말한다.
• 전역은 전역 스코프global scope를 만든다.
• 전역에 변수를 선언하면 전역 스코프를 갖는 전역 변수global variable가 된다.
• 전역 변수는 어디서든지 참조할 수 있다. 

 

지역과 지역 스코프

• 지역이란 함수 몸체 내부를 말한다.
• 지역은 지역 스코프local scope를 만든다.
• 지역에 변수를 선언하면 지역 스코프를 갖는 지역 변수local variable가 된다.
• 지역 변수는 자신이 선언된 지역과 하위 지역(중첩 함수)에서만 참조할 수 있다.
• 지역 변수는 자신의 지역 스코프와 하위 지역 스코프에서 유효하다.

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스코프 체인

함수는 전역에서 정의할 수도 있고 함수 몸체 내부에서 정의할 수도 있다. 함수 몸체 내부에서 함수가 정의된 것을 '함수의 중첩'이라 한다. 그리고 함수 몸체 내부에서 정의한 함수를 '중첩 함수nested function', 중첩 함수를 포함하는 함수를 '외부 함수outer fucntion'라고 한다. 

함수는 중첩될 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.

이처럼 모든 스코프는 하나의 계층적 구조로 연결되며, 모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프다. 이렇게 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인scope chain이라 한다. 

변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하면서 선언된 변수를 검색identifier resolution한다. 

 

자바스크립트 엔진은 코드(전역 코드와 함수 코드)를 실행하기에 앞서 렉시컬 환경Lexical Environmnet을 실제로 생성한다. 변수 선언이 실행되면 변수 식별자가 이 자료구조(렉시컬 환경)에 키key로 등록되고, 변수 할당이 일어나면 이 자료구조의 변수 식별자에 해당하는 값을 변경한다. 변수의 검색도 이 자료구조 상에서 이뤄진다.

 

*렉시컬 환경Lexical Environment

스코프 체인은 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 단방향으로 연결chaining한 것이다. 전역 렉시컬 환경은 코드가 로드되면 곧바로 생성되고 함수의 렉시컬 환경은 함수가 호출되면 곧바로 생성된다. 

 

스코프 체인에 의한 변수 검색

자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 따라 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작해서 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색한다. 절대 하위 스코프로 내려가면서 식별자를 검색하는 일은 없다. 이는 상위 스코프에서 유효한 변수는 하위 스코프에서 자유롭게 참조할 수 있지만 하위 스코프에서 유효한 변수를 상위 스코프에서 참조할 수 없다는 것을 의미한다. 

 

스코프 체인에 의한 함수 검색

함수도 식별자에 할당되기 때문에 스코프를 갖는다. 사실 함수는 식별자에 함수 객체가 할당된 것 외에는 일반 변수와 다를 바 없다. 따라서 스코프를 "변수를 검색할 때 사용하는 규칙"이라고 표현하기보다는 "식별자를 검색하는 규칙"이라고 표현하는 편이 좀 더 적합하다.

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함수 레벨 스코프

지역은 함수 몸체 내부를 말하고, 지역은 지역 스코프를 만든다. 이는 코드 블록이 아닌 함수에 의해서만 지역 스코프가 생성된다는 의미다. 

대부분의 프로그래밍 언어는 함수 몸체만이 아니라 모든 코드 블록(if, for, while 등)이 지역 스코프를 만든다. 이러한 특성을 블록 레벨 스코프block level scope라 한다. 하지만 var 키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록(함수 몸체)만을 지역 스코프로 인정한다. 이러한 특성을 함수 레벨 스코프function level scope라 한다.

 

var x = 1;

if (true) {
	// var 키워드로 선언된 변수는 함수의 코드 블록(함수 몸체)만을 지역 스코프로 인정한다.
	// 함수 밖에서 var 키워드로 선언된 변수는 코드 블록 내에서 선언되었다 할지라도 모두 전역 변수다. 
	// 따라서 x는 전역 변수다. 이는 선언된 전역 변수 x가 있으므로 x 변수는 중복 선언된다. 
	// 이는 의도치 않게 변수 값이 변경되는 부작용을 발생시킨다.
    var x = 10;
}

 console.log(x); // 10

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렉시컬 스코프

• 동적 스코프dynamic scope : 함수를 어디서 호출했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정
• 렉시컬 스코프lexical scope (=정적 스코프static scope) : 함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프 결정

자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따라 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 함수가 호출된 위치는 상위 스코프 결정에 어떠한 영향을 주지 않는다. 즉, 함수의 상위 스코프는 언제나 자신의 정의된 스코프다. 

이처럼 함수의 상위 스코프는 함수 정의가 실행될 때 정적으로 결정된다. 함수 정의(함수 선언문 또는 함수 표현식)가 실행되어 생성된 함수 객체는 이렇게 결정된 상위 스코프를 기억한다. 함수가 호출될 때마다 함수의 상위 스코프를 참조할 필요가 있기 때문이다.