Deep-dive .11 : 원시 값과 객체의 비교

본 글은 Modern JavaScript Deep-dive을 요약한 글입니다.
자세한 내용은 본 책을 읽으시기 바랍니다.

 자바스크립트가 제공하는 7가지 데이터 타입은 크게 원시 타입과 객체 타입으로 구분할 수 있다. 원시 타입과 객체 타입은 크게 세 가지 측면에서 다르다.

• 원시 타입의 값, 즉 원시 값은 변경 불가능한 값이다. 이에 비해 객체 타입의 값, 즉 객체는 변경 가능한 값이다.
• 원시 값을 변수에 할당하면 변수(확보된 메모리 공간)에는 실제 값이 저장된다. 이에 객체를 변수에 할당하면 변수에는 참조 값이 저장된다.
• 원시 값을 갖는 변수를 다른 변수에 할당하면 원본의 원시 값이 복사되어 전달된다. 이를 값에 의한 전달이라 한다. 이에 비해 객체를 가리키는 변수를 다른 변수애 할당하면 원본의 참조 값이 복사되어 전달된다. 이를 참조에 의한 전달이라 한다.

11.1 원시 값

11.1.1 변경 불가능한 값

원시 타입의 값, 즉 원시 값은 변경 불가능한 값이다. 변수는 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름이고, 값은 변수에 저장된 데이터로서 표현식으로 평가되어 생성된 결과를 말한다. 변경 불가능하다는 것은 변수가 아니라 값에 대한 진술이다. 원시 값 자체를 변경할 수 없다는 것이지 변수 값을 변경할 수 없다는 것이 아니다. 변수의 상대 개념인 상수는 재할당이 금지된 변수를 말한다. 상수와 변경 불가능한 값을 동일시하는 것은 곤란하다. 상수는 재할당이 금지된 변수일 뿐이다.

// const 키워드를 사용해 선언한 변수는 재할당이 금지된다. 상수는 재할당이 금지된 변수일 뿐이다.
const o = {};

// const 키워드를 사용해 선언한 변수에 할당한 원시 값(상수)은 변경할 수 없다.
// 하지만 const 키워드를 사용해 선언한 변수에 할당한 객체는 변경할 수 있다.
o.a = 1 ;
console.log(o); // {a : 1}

  원시 값은 변경 불가능한 값, 즉 읽기 전용 값이다. 이러한 특성은 데이터의 신뢰성을 보장한다. 원시 값을 할당한 변수에 새로운 원시 값을 재할당하면 새로운 메모리 공간을 확보하고 재할당한 원시 값을 저장한 후, 변수는 새롭게 재할당한 원시 값을 가리킨다. 이때 변수가 참조하던 메모리 공간의 주소가 바뀐다. 주소가 변경된 이유는 변수에 할당된 원시 값이 변경 불가능한 값이기 때문이다. 값의 이러한 특성을 불변성이라 한다. 불변성을 갖는 원시 값을 할당한 변수는 재할당 이외에 변수 값을 변경할 수 있는 방법이 없다. (만약 예기치 않게 어떠한 방법으로 변경된다면 이는 값의 변경, 즉 상태 변경을 추적하기 어렵게 만든다)

11.1.2 문자열과 불변성

문자열을 문자으 배열로 처리하는 C와 String 객체로 처리하는 Java와 달리 자바스크립트는 개발자의 편의를 위해 원시 타입인 문자열 타입을 제공한다. 이는 자바스크립트의 강점 중 하나이다. 자바스크립트의 문자열은 원시 타입이며, 변경 불가능하다.

var str = 'Hello';
str = 'world';

 위 예제에서 'Hello'와 'world'는 모두 메모리에 존재한다. 식별자 str은 문자열 'Hello'를 가리키고 있다가 문자열 'world'를 가리키도록 변경되었을 뿐이다. 문자열은 유사 배열 객체이면서 이터러블이므로 배열과 유사하게 각 문자에 접근할 수 있다.

• 유사 배열 객체
  유사 배열 객체란 마치 배열처럼 인덱스로 프로퍼티 값에 접근할 수 있고 length 프로퍼티를 갖는 객체를 말한다. 문자열은 마치 배열처럼 인덱스를 통해 각 문자에 접근할 수 있으며, length 프로퍼티를 갖기 때문에 유사 배열 객체이고 for 문으로 순회할 수 있다.

var str = 'string';

// 문자열은 원시 값이므로 변경은 할 수 없다. 에러는 발생하지 않는다.
str[0] = 'S';

console.log(str); // string

 이미 생성된 문자열의 일부 문자를 변경해도 반영되지 않는다. 문자열은 변경 불가능한 값이기 때문이다. 이는 데이터의 신뢰성을 보장한다. 그러나 변수에 새로운 문자열을 재할당하는 것은 물론 가능하다. 이는 기존 문자열을 변경하는 것이 아니라 새로운 문자열을 새롭게 할당하는 것이기 때문이다.

11.1.3 값에 의한 전달

변수에 원시 값을 갖는 변수를 할당하면 할당받는 변수(copy)에는 할당되는 변수의 원시 값이 복사되어 전달된다. 이를 값에 의한 전달이라 한다.

var score = 80;

// copy 변수에는 score 변수의 값 80이 복사되어 할당된다.
var copy = score;

console.log(score, copy); // 80 80
console.log(score === copy); // true

 이제 socre 변수의 값을 변경해 보자.

var score = 80;

var copy = score;

console.log(score, copy); // 80 80
console.log(score === copy); // true

// score와 copy 변수의 값은 다른 메모리 공간에 저장된 별개의 값이다.
// 따라서 score 변수의 값을 변경해도 copy 변수의 값에는 어떠한 영향도 주지 않는다.
score = 100;

console.log(score, copy); // 100 80
console.log(score === copy); // false

 score와 copy 변수는 숫자 값 80를 갖는다는 점에서 동일하다. 하지만 score와 copy 변수의 값 80은 다른 메모리 공간에 저장된 별개의 값이다.  변수에 원시 값을 갖는 변수를 할당하면 원시 값이 복사된느 것으로 표현하지만  변수에 원시 값을 갖는 변수를 할당하는 시점에는 두 변수가 같은 원시 값을 참조하다가 어느 한쪽의 변수에 재할당이 이뤄졌을 떄 비로소 새로운 메모리 공간에 재할당된 값을 저장하도록 동작할 수도 있다. 엄격하게 표현하면 변수에는 값이 전달되는 것이 아니라 메모리 주소가 전달되기 때문이다. 이는 변수와 같은 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있기 때문이다. 값은 메모리 공간에 저장되어 있다. 따라서 식별자는 메모리 공간에 저장되어 있는 어떤 값을 구별해서 식별해낼 수 있어야 하므로 변수와 같은 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있다.

var copy = score;

1. 새로운 80을 생성(복사)해서 메모리 주소를 전달하는 방식. 이 방식은 할당 시점에 두 변수가 기억하는 메모리 주소가 다르다.
2. score의 변수값 80의 메모리 주소를 그대로 전달하는 방식. 이 방식은 할당 시점에 두 변수가 기억하는 메모리 주소가 같다.

 이처럼 "값의 의한 전달"도 사실 값을 전달하는 것이 아니라 메모리 주소를 전달한다. 단, 전달된 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근함녀 값을 참조할 수 있다. 중요한것은 결국 두 변수의 원시 값은 서로 다른 메모리 공간에 저장된 별개의 값이 되어 어느 한쪽에서 재할당을 통해 값을 변경하더라도 서로 간섭할 수 없다는 것이다.

11.2 객체

 객체는 프로퍼티의 개수가 정해져 있지 않으며, 동적으로 추가되고 삭제할 수 있다. 또한 프로퍼티의 값도 제약이 없다. 따라서 객체는 원시 값과 같이 확보해야 할 메모리 공간의 크기를 사전에 정해 둘 수도 없다. 객체는 복합적인 자료구조이므로 객체를 관리하는 방식이 원시 값과 비교해서 복잡하고 구현 방식도 브라우저 제조사마다 다를 수 있다. 따라서 객체는 원시 값과는 다른 방식으로 동작하도록 설계되어 있다.

• 자바스크립트 객체의 관리 방식
  자바스크립트 객체는 프로퍼티 키를 인덱스로 사용하는 해시 테이블이라고 생각할 수 있다. 대부분의 자바스크립트 엔진은 해시 테이블과 유사하지만 높은 성능을 위해 일반적인 해시 테이블보다 나은 방법을 객체를 구현한다. 자바,C++ 같은 클래스 기반 객체지향 프로그래밍 언어는 사전에 정의된 클래스를 기반으로 객체(인스턴스)를 생성한다. 다시말해 객체를 생성하기 이전에 이미 프로퍼티와 메서드가 정해져 있으며 그대로 객체를 생성한다. 객체가 생성된 이후에에는 프로퍼티를 삭제하거나 추가할 수 없다.
• 그러나 자바스크립트는 클래스 없이 객체를 생성할 수 있으며 객체가 생성된 이후라도 동적으로 프로퍼티와 메서드를 추가할 수 있다. 이는 사용하기 매우 편리하지만 성능 면에서는 이론적으로 클래스 기반 객체지향 프로그래밍 언어의 객체보다 생성과 프로퍼티 접근에 비용이 더 많이 드는 비효율적인 방식이다.
• 따라서 V8 자바스크립트 엔진에서는 프로퍼티에 접근하기 위해 동적 탐색 대신 히든 클래스라는 방식을 사용해 C++ 객체의 프로퍼티에 접근하는 정도의 성능을 보장한다. 히든 클래스는 자바와 같이 고정된 객체 레이아웃과 유사하게 동작한다.

11.2.1 변경 가능한 값

  객체(참조)타입의 값, 즉 객체는 변경 가능한 값이다. 변수에 객체를 할당하면 객체를 할당한 변수가 기억하는 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근하면 참조 값에 접근할 수 있다. 참조 값은 생성된 객체가 저장된 메모리 공간의 주소, 그 자체이다. 객체를 할당한 변수를 참조하면 메모라에 저자되어 있는 참조 값을 통해 실제 객체에 접근한다. 일반적으로 원시 값을 할당한 변수의 경우 "변수는 0값을 갖는다"라 표현한다. 그러나 객체를 할당한 변수의 경우 "변수는 객체를 참조하고 있다" 또는 "변수는 객체를 가리키고 있다"

// 할당이 이뤄지는 시점에 객체 리터럴이 해석되고, 그 결과 객체 생성된다.
var person = {
	name : 'Lee'
};

// person 변수에 저장되어 있는 참조 값으로 실제 객체에 접근한다.
console.log(person); // {name : "Lee"}

 원시 값은 변경 불가능한 값이므로 원시 값을 갖는 변수의 값을 변경하려면 재할당 외에는 방법이 없다. 하지만 객체는 변경 가능한 값이다. 따라서 객체를 할당한 변수는 재할당 없이 객체를 직접 변경할 수 있다. 즉, 재할당 없이 프로퍼티를 동적으로 추가할 수도 있고 프로퍼티 값을 갱신할 수도 있으며 프로퍼티 자체를 삭제할 수도 있다.

// 프로퍼티 값 갱신
person.name = 'Kim';

// 프로퍼티 동적 생성
person.address = 'Seoul';

console.log(person); // {name : "Kim", address : "Seoul"}

객체는 변경 가능한 값이므로 메모리에 저장된 객체를 직접 수정할 수 있다. 이때 객체를 할당한 변수에 재할당을 하지 않았으므로 객체를 할당한 변수의 참조 값은 변경되지 않는다. 

 객체는 크기가 매우 클수 도 있고, 원시 값처럼 크기가 일정하지도 않으며, 프로퍼티 값이 객체일 수도 있어서 복사해서 생성하는 비용이 많이 든다. 다시 말해, 메모리의 효율적 소비가 어렵고 성능이 나빠진다. 메모리를 효율적으로 사용하기 위해, 그리고 객체를 복사해 생성하는 비용을 절약하여 성능을 향상시키기 위해 객체는 변경 가능한 값으로 설계되어 있다. 객체는 이러한 구조적 단점에 따른 부작용이 있다. 원시 값과 다르게 여러 개의 식별자가 하나의 객체를 공유할 수 있다는 것이다.

• 얕은 복사와 깊은 복사
  객체를 프로퍼티 값으로 갖는 객체의 경우 얕은 복사는 한 단계까지만 복사하는 것을 말하고 깊은 복사는 객체에 중첩되어 있는 객체까지 모두 복사하는 것을 말한다.
  얕은 복사와 깊은 복사로 생성된 객체는 원본과는 다른 객체다. 즉, 참조 값이 다른 별개의 객체다. 하지만 얕은 복사는 객체에 중첩되어 있는 객체의 경우 참조 값을 복사하고 깊은 복사는 객체에 중첩되어 있는 객체까지 모두 복사해서 원시 값처럼 완전한 복사본을 만든다는 차이가 있다 
  참고로 다음과 같이 원시 값을 할당한 변수를 다른 변수에 할당하는 것을 깊은 복사, 객체를 할당한 변수를 다른 변수에 할당하는 것을 얕은 복사라고 부르는 경우도 있다.

const o = { x : { y : 1}};

// 얕은 복사
const c1 = { .... o}; // 35장 스프레드 문법 
console.log(c1 === o); // false
console.log(c1.x === o.x); // true

// lodash의 cleanDeep을 사용한 깊은 복사
const _ = require('lodash');

// 깊은 복사
const c2 = _.cleanDeep(o);
console.log(c2 === 0); // false
console.log(c2.x === o.x); // false

const v = 1;

// 깊은 복사라고 부르기도 한다
const c1 = v ;
console.log(c1 === v); // true

const o = { x : 1 };

// 얕은 복사라고 부르기도 한다.
const c2 = o;
console.log(c2 === o); // true

11.2.2 참조에 의한 전달

var person = {
	name : 'Lee'
}

// 참조 값을 복사 (얕은 복사)
var copy = person;

 객체를 가리키는 변수 (원본, person)를 다른 변수 (사본, copy)에 할당하면 원본의 참조 값이 복사되어 전달된다. 이를 참조에 의한 전달이라 한다. 원본 person과 사본 copy는 저장된 메모리 주소는 다르지만 동일한 참조 값을 갖는다. 두 개의 식별자가 하나의 객체를 고유한다는 것을 의미한다. 따라서 원본 또는 사본 중 어느 한쪽에서 객체를 변경하면 서로 영향을 주고 받는다.

var person = {
	name : 'Lee'
}

// 참조 값을 복사 (얕은 복사). copy와 person은 동일한 참조 값을 갖는다.
var copy = person;

 // copy와 person은 동일한 객체를 참조한다.
 console.log(copy === person); // true
 
 // copy를 통해 객체를 변경한다.
 copy.name = 'Kim';
 
 // person를 통해 객체를 변경한다.
 person.address = 'Seoul';
 
 // copy와 perso은 동일한 객체를 가리킨다.
 // 따라서 어느 한쪽에서 객체를 변경하면 서로 영향을 주고 받는다.
 console.log(person); // {name : "Kim", address : "Seoul"}
 console.log(copy); // {name : "Kim", address : "Seoul"}

 결국 값에 의한 전달과 참조에 의한 전달은 식별자가 기억하는 메모리 공간에 저장되어 있는 값을 복사해서 전달한다는 면에서 동일하다. 다만 식별자가 기억하는 메모리 공간, 즉 변수에 저장되어 있는 값이 원시 값이냐 참조 값이냐의 차이만 있을 뿐이다. 따라서 자바스크립트에는 "참조에 의한 전달"은 존재하지 않고 "값에 의한 전달"만이 존재한다고 말할 수 있다.