[모던 자바스크립트 Deep Dive 4장. 변수]의 내용을 정리한 글입니다.
컴퓨터는 CPU를 사용해 연산하고 메모리를 사용해 데이터를 저장한다.
변수란 무엇이고, 왜 필요한가?1
애플리케이션은 데이터를 다룬다. 아무리 복잡한 애플리케이션이라 해도 데이터를 입력받아 처리하고 결과를 출력하는 것이 전부다.
자바스크립트 코드 10 + 20을 실행하면 어떤 일이 일어날까? 자바스크립트 엔진이 이 코드를 계산(평가)하려면 먼저 10, 20, + 라는 기호의 의미를 알고 있어야 하며, 10 + 20이라는 식(표현식)의 의미도 해석(파싱)할 수 있어야 한다. 자바스크립트 엔진이 10 + 20이라는 식을 해석해서 +연산을 수행하기 전에 피연산자인 10, 20을 기억한다. 그다음, CPU를 사용해 연산하고, 결괏값인 30을 메모리를 사용해 저장한다.
성공적으로 연산이 끝났고, 30이라는 연산 결과도 메모리에 저장되었지만, 문제가 있다. CPU가 연산해서 만들어낸 숫자 값 30을 재사용할 수 없다는 것이다. 10 + 20이라는 연산을 했다는 것은 그 연산 결과가 필요하고, 이를 사용해서 무언가를 하겠다는 의도가 있었을 것이다. 연산 결과 30을 재사용하고 싶다면 메모리 주소를 통해 연산 결과 30이 저장된 메모리 공간에 직접 접근하는 것 외에는 방법이 없다. 개발자가 직접 메모리 공간에 접근하도록 허용하는 것은 치명적 오류를 발생시킬 가능성이 매우 높기 때문에 자바스크립트는 직접적인 메모리 제어를 허용하지 않는다.
프로그래밍 언어는 기억하고 싶은 값을 메모리에 저장하고, 저장된 값을 읽어 들여 재사용하기 위해 변수라는 메커니즘을 제공한다. 변수는 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름을 말한다. 간단히 말해서 변수는 프로그래밍 언어에서 값을 저장하고 참조하는 메커니즘으로, 값의 위치를 가리키는 상징적인 이름이다.
var result = 10 + 20변수 result를 이용하여 예제 10 + 20을 다시 작성했다. 메모리 공간에 저장된 값 30을 다시 읽어 들여 재사용할 수 있도록 값이 저장된 메모리 공간에 상징적인 이름을 붙인 것이 바로 변수다. 메모리 공간에 저장된 값을 식별할 수 있는 고유한 이름을 변수 이름이라 하고, 변수에 저장된 값을 변수값이라고 한다. 변수에 값을 저장하는 것을 할당이라고 하고, 변수에 저장된 값을 읽어 들이는 것을 참조라고 한다.
변수 이름을 사용해서 참조를 요청하면 자바스크립트 엔진은 변수 이름과 매핑된 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근해서 저장된 값을 반환한다.
식별자2
변수 이름을 식별자라고도 한다. 식별자는 어떤 값을 구별해서 식별할 수 있는 고유한 이름을 말한다. 식별자는 메모리 공간에 저장되어 있는 어떤 값을 구별해서 식별해 낼 수 있어야 하고, 어떤 값이 저장되어 있는 메모리 주소를 기억해야 한다. 식별자는 값이 저장되어 있는 메모리 주소와 매핑 관계를 맺으며, 이 매핑 정보도 메모리에 저장되어야 한다. 이처럼 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있다.
식별자로 값을 구별해서 식별한다는 것은 식별자가 기억하는 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 저장된 값에 접근할 수 있다는 의미다. 즉, 식별자는 메모리 주소에 붙인 이름이라고 할 수 있다. 변수, 함수, 클래스 등의 이름과 같은 식별자는 네이밍 규칙을 준수해야 하며, 선언에 의해 자바스크립트 엔진에게 식별자의 존재를 알린다.
변수 선언3
변수 선언이란 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고, 변수 이름과 확보된 메모리 공간의 주소를 연결해서 값을 저장할 수 있게 준비하는 것이다. 변수를 사용하려면 반드시 선언이 필요하다. 변수를 선언할 때는 var, let, const 키워드를 사용한다. 이 글에서는 let, const 키워드에 대해서 다루지는 않는다.
var score위 예제에서 var 키워드는 뒤에 오는 변수 이름 score로 새로운 변수를 선언할 것을 지시하는 키워드다. 키워드는 자바스크립트 코드를 해석하고 실행하는 자바스크립트 엔진이 수행할 동작을 규정한 일종의 명령어다. 자바스크립트 엔진은 키워드를 만나면 자신이 수행해야 할 약속된 동작을 수행한다. 위 변수 선언문은 score라는 변수 이름을 등록하고 값을 저장할 메모리 공간을 확보한다. 변수를 선언했지만, 값은 할당하지 않았다. 변수 선언에 의해 확보된 메모리 공간에는 비어 있을 것으로 예상되지만, 확보된 메모리 공간에는 자바스크립트 엔진에 의해 undefined라는 값이 암묵적으로 할당되어 초기화된다.
자바스크립트 엔진은 변수 선언을 2단계에 거쳐 수행한다.
- 선언 단계 - 변수 이름을 등록해서 자바스크립트 엔진에게 변수의 이름을 알린다.
- 초기화 단계 - 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고 암묵적으로
undefined로 초기화한다.
var 키워드를 사용한 변수 선언은 선언 단계와 초기화 단계가 동시에 진행된다.
변수 이름을 비롯한 모든 식별자는 실행 컨텍스트에 등록된다. 실행 컨텍스트는 자바스크립트 엔진이 소스코드를 평가하고 실행하기 위해 필요한 환경을 제공하고, 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다. 자바스크립트 엔진은 실행 컨텍스트를 통해 식별자와 스코프를 관리한다. 이 글에서는 실행 컨텍스트에 대해 자세히 다루지는 않는다.
변수 선언의 실행 시점과 호이스팅4
console.log(score) // undefined
var score // 변수 선언문위 예제를 살펴보면 변수 선언문보다 변수를 참조하는 코드가 앞에 있다. console.log(score)가 실행되는 시점에는 아직 score 변수의 선언이 실행되지 않았으므로 참조 에러가 발생할 것처럼 보이지만, 참조 에러가 발생하지 않고 undefined가 출력된다. 그 이유는 변수 선언이 소스 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점, 즉 런타임이 아니라 그 이전 단계에서 먼저 실행되기 때문이다.
자바스크립트 엔진은 소스코드를 한 줄씩 순차적으로 실행하기에 앞서 먼저 소스코드의 평가 과정을 거치면서 소스코드를 실행하기 위해 준비를 한다. 이때 소스코드 실행을 위한 준비 단계인 소스코드의 평가 과정에서 자바스크립트 엔진은 변수 선언을 포함한 모든 선언문을 소스코드에서 찾아내 먼저 실행한다. 평가 과정이 끝나면 한 줄씩 소스코드를 실행한다. 이처럼 변수 선언문이 코드의 선두로 끌어올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 변수 호이스팅이라고 한다.
값의 할당과 재할당5
변수에 값을 할당할 때는 할당 연산자 =를 사용한다. 할당 연산자는 우변의 값을 좌변의 변수에 할당한다.
var score // 변수 선언
score = 80 // 값의 할당
var score = 80 // 변수 선언과 값의 할당변수 선언은 런타임 이전에 먼저 실행되고 값의 할당은 런타임에 실행된다. 값을 할당하는 시점에는 이미 변수 선언이 완료된 상태이며, 이미 undefined로 초기화 되어 있다. 변수에 값을 할당할 때는 이전 값 undefined가 저장되어 있던 메모리 공간을 지우고 그 메모리 공간에 할당 값 80을 새롭게 저장하는 것이 아니라, 새로운 메모리 공간을 확보하고 그 곳에 할당 값 80을 저장한다는 점에 주의하자.
값의 재할당이란 이미 값이 할당되어 있는 변수에 새로운 값을 또다시 할당하는 것을 말한다.
var score = 80 // 변수 선언과 값의 할당
score = 90 // 값의 재할당var 키워드로 선언한 변수는 값을 재할당할 수 있다. var 키워드로 선언한 변수는 선언과 동시에 undefined 값으로 초기화되기 때문에, 엄밀히 말하자면 변수에 처음으로 값을 할당하는 것도 사실은 재할당이다. 재할당은 변수에 저장된 값을 다른 값으로 변경한다. 만약 값을 재할당할 수 없어서 변수에 저장된 값을 변경할 수 없다면 변수가 아니라 상수라고 한다.
위 예제에서 변수에 값을 재할당하면 score 변수의 값은 이전 값 80에서 재할당한 값 90으로 변경된다. 이전 값 80이 저장되어 있던 메모리 공간을 지우고 그 메모리 공간에 재할당 값 90을 새롭게 저장하는 것이 아니라 새로운 메모리 공간을 확보하고 그 메모리 공간에 재할당 값 90을 저장하는 것이다. score 변수 이전 값인 undefined와 80은 어떤 변수도 값으로 갖고 있지 않다. 다시 말해, 어떤 식별자와 연결되어 있지 않다. 더 이상 필요하지 않은 값들은 가비지 컬렉터에 의해 메모리에서 자동 해제된다. 단, 메모리에서 언제 해제될지는 예측할 수 없다.
가비지 컬렉터
가비지 컬렉터는 애플리케이션이 할당한 메모리 공간을 주기적으로 검사하여 더 이상 사용하지 않는 메모리를 해제하는 기능을 말한다. 더 이상 사용되지 않는 메모리란 어떤 식별자도 참조하지 않는 메모리 공간을 의미한다.6
정리
- 프로그래밍 언어는 기억하고 싶은 값을 메모리에 저장하고, 저장된 값을 재사용하기 위해 변수라는 메커니즘을 제공한다.
- 변수는 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름이다.
- 변수 이름은 식별자다.
- 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있다. 즉, 메모리 주소에 붙인 이름이다.
- 변수 선언이란 값을 저장하기 위해 메모리 공간을 확보하고, 변수 이름과 확보된 메모리 공간의 주소를 연결해서 값을 저장할 수 있게 준비하는 것이다.
- 자바스크립트 엔진은 런타임 이전에 소스코드의 평가 과정을 거치면서 변수 선언을 포함한 모든 선언문을 먼저 실행한다.
- 변수 선언문이 코드의 선두로 끌어올려진 것처럼 동작하는 특징을 변수 호이스팅이라고 한다.
- 변수에 값을 할당할 때는 새로운 메모리 공간을 확보하고 그곳에 할당 값을 저장한다.
- 이전 값이 저장되어 있던 메모리 공간에 어떤 식별자와 연결되어 있지 않다면, 가비지 컬렉터에 의해 메모리에서 자동 해제된다.