[JavaScript] 스코프(Scope)에 대해서

 

스코프는 유효 범위라는 뜻으로, 식별자(변수)가 유효한 범위를 말한다.

자바스크립트 엔진은 스코프를 통해 어떤 변수를 참조해야 할 것인지 결정한다.

따라서 스코프란 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙이라고도 할 수 있다.

 

자바스크립트의 스코프는 다른 언어의 스코프와 구별되는 특징이 있다.
var 키워드로 선언한 변수와 let 또는 const 키워드로 선언한 변수의 스코프도 다르게 동작한다.

function add(x, y) {
  //매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있다.
  //즉, 매개변수의 스코프(유효범위)는 함수 몸체 내부이다.
  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

var var1 = 1; //코드 가장 바깥 영역에서 선언한 변수

if (true) {
  var var2 = 2;
  if (true) {
    var var3 = 3;
  }
}

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 (변수이름, 함수이름, 클래스 이름 등)는 자신이 선언된 위치에 의해 다른 코드가 식별자 자신을 참조할 수 있는 유효범위, 즉 스코프가 결정된다.

var x = "global"; // 전역 스코프

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

foo();
console.log(x); // global

 

위 코드를 봤을 때, 1번과 2번 모두 x를 참조한다.

식별자결정 : 자바스크립트 엔진은 이름이 같은 두 변수 중 어떤 변수를 참조해야 할 것인지를 결정
따라서 스코프란 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙이라고도할 수 있다.

💡 코드의 문맥은 렉시컬환경으로 이뤄진다. 이를 구현한 것이 실행컨텍스트이며, 모든 코드는 실행컨텍스트에서 평가되고 실행된다.

스코프 내에서 식별자는 유일해야 하지만, 다른 스코프에는 같은 이름의 식별자를 사용할 수 있다.

var 키워드로 선언한 변수의 중복선언 var 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언이 허용된다. 이는 의도치 않게 변수 값이 재할당되어 변경되는 부작용을 발생시킨다.

function foo() {
  var x = 1;
  // var로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복선언이 허용된다.
  // 아래 변수 선언문은 자바스크립트 엔진에 의해서 var 키워드가 없는 것처럼 동작한다.
  var x = 2;

  console.log(x);
}

foo(); // 2

 

let이나 const 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언을 허용하지 않는다.

function bar() {
  let x = 1;
  let x = 2;
}

bar(); //SyntaxError: Identifier 'x' has already been declared

 

var x = "global x";

function foo() {
  var x = "local";
  console.log(x); // local
}
foo();
console.log(x); //global

 

foo 함수 내부에서 선언된 x는 지역변수다. 지역변수 x는 자신이 선언된 foo 내부에서만 참조 가능하다. 하지만 이 지역변수 x를 전역 또는 foo 함수 내부 이외의 지역에서 참조하면 참조 에러가 발생한다.

그런데 foo 함수 외부에도 전역변수 x가 선언되어있다. 이 경우에 foo함수 내에서 x 변수를 참조하면 전역변수 x를 참조하는 것이 아니라 foo 함수 내부에 있는 x를 참조한다. 이는 자바스크립트 엔진이 스코프 체인을 통해 참조할 변수를 검색(identifier resolution)했기 때문이다.

 

스코프체인

함수의 중첩 : 함수 몸체 내부에서 함수가 정의된 것
중첩 함수 : 함수 몸체 내부에서 정의한 함수
외부함수 : 중첩 함수를 포함하는 함수

 

함수가 중첩될 수 있기 때문에 지역 스코프도 중첩될 수 있다. 이는 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖는다는 것을 의미한다.

중첩함수의 지역 스코프는 중첩 함수를 포함하는 외부 함수의 지역 스코프와 계층적 구조를 갖는다. 

이때 외부 함수의 지역 스코프를 중첩 함수의 상위 스코프라고 한다.

 

💡 모든 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인이라고 한다. 모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프이다.

var x = "global";

function outer() {
  var z = "outer's local z";
  console.log(x);

  function inner() {
    var x = "inner's local x";
    console.log(x); // "inner's local x"
    console.log(z); // "outer's local z"
  }
  inner();

  console.log(x);
}
outer();

 

- 스코프 체인은 물리적인 실체로 존재한다.
자바스크립트 엔진은 코드실행에 앞서 렉시컬 환경을 실제로 생성한다.
변수 선언이 되면 변수 식별자가 이 렉시컬 환경에 키로 등록된다.
변수할당이 일어나면 렉시컬 환경의 변수 식별자에 해당하는 값을 변경한다.
변수 검색도 이 렉시컬 환경 상에서 일어난다.
변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색한다. 이를 통해 상위 스코프에서 선언한 변수를 하위 스코프에서도 참조 가능하다.

 

- 스코프 체인은 렉시컬 환경을 단방향으로 연결한 것이다.
전역 렉시컬 환경은 코드가 로드되면 곧바로 생성된다.
함수의 렉시컬 환경은 함수가 호출되면 곧바로 생성된다.

 

렉시컬 스코프

렉시컬 스코프는 함수를 어디에 선언하였는지에 따라 상위 스코프가 결정되는 것을 말한다.
자바스크립트를 포함한 대부분의 프로그래밍 언어는 렉시컬 스코프를 따르며, 이를 정적 스코프(Static Scope)라고 부르기도 한다.

var x = 1;

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

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

foo(); // 1
bar(); // 1

위와 같은 상황에서 bar 함수에서 참조하는 x 변수는 bar 함수의 상위 스코프가 무엇인지에 따라 결정된다.
따라서, 상위 스코프가 무엇인지 알려면 bar 함수가 어디에 선언되었는지 봐야되는데, 위 코드에서는 bar 함수가 전역에 선언되었으므로 상위 스코프는 전역 스코프가 된다.
그래서 bar 함수 내의 x 변수는 전역에 선언된 x 변수를 참조하게 된다.

상위 스코프 결정 방법

- 동적 스코프 함수를 어디서 호출했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다. 함수를 정의하는 시점에서는 함수가 어디서 호출될 지 알 수 없다. 따라서 함수가 호출되는 시점에 동적으로 상위스코프를 결정해야 하기 때문에 동적스코프라 한다. 이 방식으로 위 코드의 상위스코프를 결정한다면 bar 함수의 상위 스코프는 foo함수의 지역 스코프, 그리고 전역 스코프일 것이다.
- 렉시컬 스코프 / 정적 스코프 (자바스크립트 방식) 함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다. 함수가 호출된 위치는 상위 스코프 결정에 어떠한 영향도 주지 않는다. 즉, 함수의 상위 스코프는 언제나 자신이 정의된 스코프이다. 함수의 상위스코프는 함수 정의가 실행될 때 정적으로 결정된다. 함수 정의가 실행되어 생성된 함수 객체는 이렇게 결정된 상위 스코프를 기억한다. 함수가 호출될 때마다 함수의 상위 스코프를 참조할 필요가 있기 때문이다. 이 방식으로 위 코드의 상위 스코프를 결정한다면 bar 함수의 상위 스코프는 전역스코프일 것이다

 

전역 변수로 변수를 선언하면 생기는 문제점 

1. 암묵적 결합
2. 변수의 긴 생명주기
3. 스코프 체인 상에서 종점에 존재
4. 네임스페이스 오염

 

① 전역 변수를 선언한 의도는 전역, 즉 코드 어디서든 참조하고 할당할 수 있는 변수를 사용하겠다는 것이다. 이는 모든 코드가 전역 변수를 참조하고 변경할 수 있는 암묵적 결합을 허용하는 것이다. 변수의 유효 범위(스코프)가 클수록 코드의 가독성은 나빠지고 의도치 않게 상태가 변경될 수 있는 위험성도 높아진다.
 ② 전역 변수는 생명 주기가 길다. 따라서 메모리 리소스도 오랜 기간 소비한다. 또한 전역 변수의 상태를 변경할 수 있는 시간도길고 기회도 많다. 변수 이름이 중복되기라도 한다면 의도치 않은 재할당이 이뤄지기도 한다.

③ 전역 변수는 스코프 체인 상에서 종점에 존재한다. 이는 변수를 검색할 때 전역 변수가 가장 마지막에 검색된다는 것을 말한다
. 즉, 전역 변수의 검색 속도가 가장 느리다. 검색 속도의 차이는 그다지 크지 않지만 속도의 차이는 분명히 있다.
 ④ 자바스크립트의 가장 큰 문제점 중 하나는 파일이 분리되어 있다 해도 하나의 전역 스코프를 공유한다는 것이다. 따라서 다른파일 내에서 동일한 이름으로 명명된 전역 변수나 전역 함수가 같은 스코프 내에 존재할 경우 예상치 못한 결과를 가져올 수 있다.