Deep-dive .13 : 스코프

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

13.1 스코프란?

 스코프(유효범위)는 자바스크립트를 포함한 모든 프로그래밍 언어의 기본적이며 중요한 개념이다. 다른 언어의 스코프와 구별되는 특징이 있으므로 주의가 필요하다. 그리고 var 키워드로 선언한 변수와 let 또는 const 키워드로 선언한 변수의 스코프도 다르게 동작한다. 스코프는 변수 그리고 함수와 깊은 관련이 있다.

  모든 식별자(변수 이름, 함수 이름, 클래스 이름 등)는 자신이 선언된 위치에 의해 다른 코드가 식별자 자신을 참조할 수 있는 유효범위가 결정된다. 이를 스코프라 한다. 즉, 스코프는 식별자가 유효한 범위를 말한다.

var x = 'global';

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

foo();

console.log(x); // 2

 코드의 가장 바깥 영역을과 foo 함수 내부에 같은 이름을 갖는 x 변수를 선언했고 1과 2에서 x 변수를 참조한다. 이때 자바스크립트 엔진은 이름이 같은 두 개의 변수중에서 어떤 변수를 참조해야 할 것 인지를 결정해야한다. 이를 식별자 결정이라 한다. 따라서 스코프란 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙이라고도 할 수 있다. 자바스크립트 엔진은 코드를 실행할 때 코드의 문맥을 고려한다.

 위 두 개의 x 변수는 식별자 이름이 동일하지만 자신이 유요한 범위, 즉 스코프가 다른 별개의 변수다. 만약 스코프라는 개념이 없다면 같은 이름을 갖는 변수는 충돌을 일으키므로 프로그램 전체에서 하나밖에 사용할 수 없다. 우리는 컴퓨터를 사용할 때 하나의 파일 이름만 사용하지는 않는다. 폴더라는 개념이 있기 때문이다. 이와 마찬가지로 프로그래밍 언어에서는 스코프를 통해 식별자인 변수 이름의 충돌을 방지하여 같은 이름의 변수를 사용할 수 있다.

• var 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언이 허용된다. 이는 의도치 않게 변수값이 재할당되어 변경되는 부작용을 발생시킨다.
• let, const 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언을 허용하지 않는다.

13.2 스코프의 종류

 코드는 전역과 지역을 구분할 수 있다. 이때 변수는 자신이 선언된 위치(전역 또는 지역)에 의해 자신이 유효한 범위인 스코프가 결정된다.

13.2.1 전역과 전역 스코프

 전역이란 코드의 가장 바깥 영역을 말한다. 전역 변수는 어디서든지 참조할 수 있다. 그렇기에 함수 내부에서도 참조할 수 있다.

13.2.2 지역과 지역 스코프

지역이란 함수 몸체 내부를 말한다. 지역 변수는 자신의 지역 스코프와 하위 지역 스코프에서 유효하다.  만약 inner 함수 내부에서 선언된 x 변수 이외에 이름이 같은 전역 변수 x가 존재한다면 이때 inner 함수 내부에서 x 변수를 참조하면 전역 변수 x 를 참조하는 것이 아니라 inner 함수 내부에서 선언된 x 변수를 참조한다. 이는 자바스크립트 엔진이 스코프 체인을 통해 참조할 변수를 검색헸기 때문이다.

13.3 스코프 체인

 함수는 중첩될 수 있으므로 함수의 지역 스코프도 중첩될 수 있다. 이는 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖는다는 것을 의미한다. 이처럼 모든 스코프는 하나의 계층적 구조로 연결되며, 모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프다. 이렇게 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인이라 한다. 변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색한다.

 스코프 체인은 물리적인 실체로 존재한다. 자바스크립트 엔진은 코드를 실행하기에 앞서 자료구조인 렉시컬 환경을 실제로 생성한다. 변수 선언이 실행되면 변수 식별자가 이 자료구조(랙시컬 환경)에 키로 등록되고, 변수 할당이 일어나면 이 자료구조의 변수 식별자에 해당하는 값을 변경한다. 변수의 검색도 이 상에서 이뤄진다.

• 렉시컬 환경 : 스코프 체인은 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 단방향으로 연결한 것이다. 전역 렉시컬 환경은 코드가 로드되면 곧바로 생성되고 함수의 렉시컬 환경은 함수가 호출되면 곧바로 생성된다.

13.3.1 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 유요한 변수를 상위 스코프에서 참조할 수 없다는 것을 의미한다.

13.3.2 스코프 체인에 의한 함수 검색

function foo (){
    console.log('global function foo');
}

function bar(){
    // 중첩 함수
    function foo (){
        console.log('local function foo');
    }
    foo(); // 1
}
bar();

 함수도 식별자에 해당되기 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.

13.4 함수 레벨 스코프

 지역은 함수 몸체 내부를 말하고 지역은 지역 스코프를 만든다고 했다. 이는 코드 블록이 아닌 함수에 의해서만 지역 스코프가 생성된다는 의미다. C나 자바 등 비롯한 대부분의 프로그래밍 언어는 함수 물체 만이 아니라 모든 코드블록(if, for ,while, try.catch 등)이 지역 스코프를 만든다. 이러한 특성을 블록 레벨 스코프라 한다. 하지만 var 키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록(함수 몸체)만을 지역 스코프로 인정한다. 이러한 특성을 함수 레벨 스코프라 한다.

 var 키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록만을 지역 스코프로 인정하지만 ES6에서 도입된 let, const 키워드는 블록 레벨 스코프를 지원한다.

13.5 렉시컬 스코프

var x = 1;

function foo(){
	var x = 10;
    bar();
}

function bar(){
	conosole.log(x);
}

foo(); // ?
bar(); // ?

 위 예제의 실행 결과는 bar 함수의 상위 스코프가 무엇인지에 따라 결정된다. 두 가지 패턴을 예측할 수 있다.

1. 함수를 어디서 호출 했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.
2. 함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.

첫 번째 방식으로 한다면 bar 함수의 상위 스코프는 foo 함수 지역스코프와 전역 스코프이고 두번째 방식으로 한다면 bar 함수의 상위 스코프는 전역 스코프일 것이다. 첫 번째 방식을 동적 스코프라 한다. 함수를 정의하는 시점에는 함수가 어디서 호출될 지 알 수가 없다. 따라서 함수가 호출되는 시점을 동적으로 상위 스코프를 결정해야 하기 때문에 동적 스코프라 한다. 두 번째 방식을 렉시컬 스코프 또는 정적 스코프라 한다. 동적 스코프 방식처럼 상위 스코프가 동적으로 변하지 않고 함수 정의가 평가되는 시점에 상위 스코프가 정적으로 결정되기 때문에 정적 스코프라고 부른다. 자바스크립트를 비롯한 대부분의 프로그래밍 언어는 렉시컬 스코프를 따른다.

 자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르므로 함수를 어디서 호출했는 지가 아니라 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 함수가 호출된 위치는 상위 스코프 결정에 어떠한 영향도 주지 않는다. 즉, 함수의 상위 스코프는 언제나 자신이 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.