스코프
스코프
스코프란?
스코프scope(유효범위)는 자바스크립트를 포함한 모든 프로그래밍 언어의 기본적이며 중요한 개념이다. 자바스크립트의 스코프는 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.
function add(x, y) {
// 매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있다.
// 즉, 매개변수의 스코프(유효범위)는 함수 몸체 내부다.
console.log(x, y); // 2 5
return x + y;
}
add(2, 5);
// 매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있다.
console.log(x, y); // ReferenceError: x is not defined
변수는 코드의 가장 바깥 영역뿐 아니라 코드 블록이나 함수 몸체 내에서도 선언할 수 있다. 이때 코드 블록이나 함수는 중첩될 수 있다.
var var1 = 1; // 코드의 가장 바깥 영역에서 선언한 변수
if (true) {
var var2 = 2; // 코드 블록 내에서 선언한 변수
if (true) {
var var3 = 3; // 중첩된 코드 블록 내에서 선언한 변수
}
}
function foo() {
var var4 = 4; // 함수 내에서 선언한 변수
function bar() {
var var5 = 5; // 중첩된 함수 내에서 선언한 변수
}
}
console.log(var1); // 1
console.log(var2); // 2
console.log(var3); // 3
console.log(var4); // ReferenceError: var4 is not defined
console.log(var5); // ReferenceError: var5 is not defined
모든 식별자(변수 이름, 함수 이름, 클래스 이름 등)는 자신이 선언된 위치에 의해 다른 코드가 식별자 자신을 참조할 수 있는 유효 범위가 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 영역과 foo 함수 내부에 같은 이름을 갖는 x 변수를 선언했고 ①과 ②에서 x 변수를 참조한다. 이때 자바스크립트 엔진은 이름이 같은 두 개의 변수 중에서 어떤 변수를 참조해야 할 것인지를 결정해야한다. 이를 식별자 결정identifier resolution이라 한다. 자바스크립트 엔진은 스코프를 통해 어떤 변수를 참조해야할 것인지 결정한다. 따라서 스코프란 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙이라고도 말할 수 있다.
자바스크립트 엔진은 코드를 실행할 때 코드의 문맥context을 고려한다. 코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는지에 따라 위 예제의 ①과 ②처럼 동일한 코드도 다른 결과를 만들어 낸다.
코드의 문맥과 환경
"코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는지"를 렉시컬 환경lexical environment이라고 부른다. 즉, 코드의 문맥context은 렉시컬 환경으로 이뤄진다. 이를 구현한 것이 "실행 컨텍스트execution context"이며, 모든 코드는 실행 컨텍스트에서 평가되고 실행된다. 스코프는 실행 컨텍스트와 깊은 관련이 있다.
위 예제에서 코드의 가장 바깥 영역에 선언된 x 변수는 어디서든 참조 가능하다. 하지만 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.
만약 스코프라는 개념이 없다면 같은 이름을 갖는 변수는 충돌을 일으키므로 프로그램 전체에서 하나밖에 사용할 수 없다.
프로그래밍 언어에서는 스코프(유효 범위)를 통해 식별자인 변수 이름의 충돌을 방지하여 같은 이름의 변수를 사용할 수 있게 한다. 스코프 내에서 식별자는 유일해야 하지만 다른 스코프에는 같은 이름의 식별자를 사용할 수 있다. 즉, 스코프는 네임스페이스다.
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 |
이때 변수는 자신이 선언된 위치에 의해 자신이 유효한 범위인 스코프가 결정된다.
전역과 전역 스코프
전역이란 코드의 가장 바깥 영역을 말한다. 전역은 전역 스코프global scope를 만든다. 전역에 변수를 선언하면 전역 스코프를 갖는 변역 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 자신의 지역 스코프와 하위 지역 스코프에서 유효하다.
스코프 체인
함수는 중첩될 수 있으므로 함수의 지역 스코프도 중첩될 수 있다. 이는 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖는다는 것을 의미한다. 다시말해 , 중첩 함수의 지역 스코프는 중첩 함수를 포함하는 외부 함수의 지역 스코프와 계층적 구조를 갖는다. 이때 외부 함수의 지역 스코프를 상위 스코프라한다.
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 이동하며 선언된 변수를 검색identifier resolution한다. 이를 통해 상위 스코프에서 선언한 변수를 하위 스코프에서도 참조할 수 있다.
스코프 체인은 물리적인 실체로 존재한다. 자바스크립트 엔진은 코드(전역 코드와 함수 코드)를 실행하기에 앞서 렉시컬 환경Lexical Environment을 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.
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.
함수 레벨 스코프
지역은 함수 몸체 내부를 말하고 지역은 지역 스코프를 만든다. 이는 코드 블록이 아닌 함수에 의해서만 지역 스코프가 생성된다는 의미다.
C나 자바 등을 비롯한 대부분의 프로그래밍 언어는 함수 몸체만이 아니라 모든 코드 블록(if, for, while, try/catch 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 블록만을 지역 스코프로 인정한다.
// 함수 밖에서 var 키워드로 선언된 변수는 코드 블록 내에서 선언되었다 할지라도 모두 전역 변수다.
// 따라서 x는 전역 변수다. 이미 선언된 전역 변수가 x가 있으므로 x 변수는 중복 선언된다.
// 이는 의도치 않게 변수 값이 변경되는 부작용을 발생시킨다.
var x = 10;
}
console.log(x); // 10
var 키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록만을 지역 스코프로 인정하지만 ES6에서 도입된 let, const 키워드는 블록 레벨 스코프를 지원한다.
렉시컬 스코프
실행 결과를 예측해보자.
var x = 1;
function foo() {
var x = 10;
bar();
}
function bar() {
console.log(x);
}
foo(); // ?
bar(); // ?
위 예제 실행 결과는 bar 함수의 상위 스코프가 무엇인지에 따라 결정된다. 두 가지 패턴을 예측할 수 있다.
- 함수를 어디서 호출했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.
- 함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.
첫 번째 방식을 동적 스코프dynimic scope라 한다. 함수를 정의 하는 시점에는 함수가 어디서 호출될지 알 수 없다. 따라서 함수가 호출되는 시점에 동적으로 상위 스코프를 결정해야 하기 때문에 동적 스코프라 부른다.
두 번째 방식을 렉시컬 스코프lexical scope 또는 정적 스코프static scope라 한다. 함수 정의가 평가되는 시점에 상위 스코프가 정적으로 결정되기 때문에 정석 스코프라고 부른다. **자바스크립트를 비롯한 대부분의 프로그래밍 언어는 렉시컬 스코프를 따른다.
위 예제의 bar 함수는 전역에서 정의된 함수다. 함수 선언문으로 정의된 bar 함수는 전역 코드가 실행되기 전에 먼저 평가되어 함수 객체를 생성한다. 이때 생성된 bar 함수 객체는 자신이 정의된 스코프, 즉 전역 스코프를 기억한다. 그리고 bar 함수가 호출되면 호출된 곳이 어디인지 관계없이 언제나 자신이 기억하고 있는 전역 스코프를 상위 스코프로 사용한다. 따라서 위 예제를 실행하면 전역 변수 x의 값 1을 두 번 출력한다.
이웅모, “모던 자바스크립트 Deep Dive”, 위키북스(2020), p189-199.
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