[Deep Dive] 변수
모던 자바스크립트 Deep Dive에 대한 러버덕을 진행하면서 각 장에 대해 중요하다고 생각되는 부분들에 대해 정리해보고자 한다.
변수의 정의
변수란 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름을 말한다.
변수는 왜 필요할까?
예를들어 10 + 20이라는 식을 생각해보자. 사람이 위 식을 계산하려면 10, 20을 기억하고 + 연산을 진행해 30이라는 값을 얻어야한다.
컴퓨터는 CPU를 사용해 연산하고, 메모리를 사용해 데이터를 기억한다.
메모리는 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀의 집합체이다. 메모리 셀 하나의 크기는 기기 사양마다 다르지만 보통 1바이트이다.
각 셀은 고유의 메모리 주소를 가진다.
다시 식으로 돌아가보면 숫자 값 10과 20은 메모리 상의 임의의 위치에 저장되고 CPU는 이 값을 읽어 연산한다.
결과인 30이라는 숫자 값 역시 메모리 상의 임의의 위치에 저장된다.
이때 30이라는 숫자값을 어떻게 재사용 할 수 있을까?
값이 저장된 메모리 주소를 통해 값에 접근할 수 있다.
하지만 이 경우는 실수로 운영체제가 사용하고 있는 값을 변경할수도 있고, 값이 저장될 메모리 주소 또한 임의로 결정되기에 올바른 방법이 아니다.
프로그래밍 언어는 기억하고 싶은 값을 메모리에 저장하고, 저장된 값을 읽어 들여 재사용하기 위해 변수라는 메커니즘을 제공한다.
결국 값을 저장할 수 있도록 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간에 상징적인 이름을 붙인 것이 변수이다.
변수는 어떻게 생성하는가?
변수의 생성은 선언을 통해 일어난다.
변수 선언은 변수를 선언하는 var, let, const의 키워드와 변수 이름을 사용한다.
이 때 변수 이름을 식별자라고도 하는데, 식별자는 어떤 값을 구별해서 식별할 수 있는 고유한 이름을 말한다.
식별자라는 용어는 변수 이름에만 국한되지 않고 변수, 함수, 클래스 등의 이름 모두를 식별자라 한다.
즉 메모리 상에 존재하는 어떤 값을 식별할 수 있는 이름 모두가 식별자이다.
자바스크립트 엔진은 변수 선언을 선언 단계와 초기화 단계로 나누어 수행한다.
선언 단계는 변수 이름을 등록해 자바스크립트 엔진에 변수의 존재를 알리고 메모리 공간을 확보하는 것이며, 초기화 단계에서는 확보한 메모리 공간에 최초로 값을 할당하는 것을 말한다.
var 키워드의 경우 선언 단계와 초기화 단계가 동시에 진행 되는데, 변수 선언 후 암묵적으로 undefined값을 넣어 초기화를 수행한다. 따라서 var 키워드로 선언한 변수는 어떠한 값을 할당하지 않아도 undefined라는 값을 갖는다.
왜 undefined 값을 통해 초기화를 진행하는 것일까?
변수가 선언되어 확보된 메모리 공간에는 이전에 다른 애플리케이션이 사용했던 값이 남아 있을 수 있다. 이러한 값을 쓰레기 값이라 하는데, 만약 초기화가 진행되지 않은 상태에서 변수를 참조한다면 쓰레기 값이 나올 위험성이 있다. 이러한 위험을 피하기 위해 자바스크립트의 var 키워드는 undefined를 통해 암묵적인 초기화를 수행한다.
메모리 확보란 무엇인가?
메모리 확보란 변수가 사용할 메모리 공간을 지정하고 변수 이름과 그 공간을 연결해 값을 저장할 수 있도록 준비하는 것이다. 이 때 중요한 점은 확보된 메모리 공간은 확보가 해제 되기 전까지 누구도 사용할 수 없도록 보호된다는 점이다.
변수 이름은 어디에 등록되는가
변수 이름 또한 어딘가에 등록이 되어 있어야 읽어서 사용 할 수 있을 것이다. 변수 이름을 비롯한 모든 식별자는 바로 실행 컨텍스트에 등록된다. 실행 컨텍스트란 자바스크립트 엔진이 소스코드를 평가하고 실행하기 위해 필요한 환겨을 제공하고 코드의 실행결과를 실제로 관리하는 영역이다.
변수 선언의 실행 시점
변수 선언은 소스코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점인 런타임이 아니라 그 이전에 먼저 실행된다.
자바스크립트 엔진은 소스코드를 한 줄씩 순차적으로 실행하기에 앞서 먼저 소스코드의 평가 과정을 거치는데, 이 때 변수 선언을 포함한 모든 선언문을 소스코드에서 뽑아내 먼저 실행한다. 그리고 소스코드의 평가 과정이 끝나면 선언문을 제외한 소스코드를 한 줄씩 순차적으로 실행한다.
즉 자바스크립트 엔진은 변수 선언이 소스코드의 어느 위치에 있던 다른 코드보다 먼저 실행하는데, 이처럼 변수 선언문이 코드의 최상단으로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 것을 변수 호이스팅이라 한다.
변수 호이스팅에 의해 다음과 같은 현상이 일어날 수 있다.
1 | console.log(score); // undefined |
할당이 일어나는 시점
변수는 값을 저장해 재사용 하기 위한 메커니즘이므로 일반적으로 선언 이후 재사용 할 값을 할당하게 된다.
이 때 변수의 선언과 값의 할당은 실행 시점이 다른데, 변수 선언은 런타임 이전에 실행되는 반면 값의 할당은 런타임에 실행된다.
일반적으로 변수를 다음과 같이 2개의 문으로 사용하지만 하나의 문으로 단축 표현 할 수도 있다.
1 | var score; |
변수 선언과 값의 할당을 2개의 문으로 나눈 코드와 하나의 문으로 단축 표현한 코드는 정확히 동일하게 동작한다.
재할당
var 키워드로 선언한 변수는 값을 재할당할 수 있다. 재할당은 현재 변수에 저장된 값을 버리고 새로운 값을 저장하는 것이다. var 키워드는 선언시 undefined로 초기화되기 때문에 변수에 처음으로 값을 할당하는 것도 사실 재할당이다.
만약 재할당이 불가능해 변수에 저장된 값을 변경할 수 없다면 이를 상수라고 한다. 즉 상수는 단 한번만 할당이 가능한 변수이다.
만약 변수에 값을 재할당 하면 변수의 값을 이전 값에서 재할당한 값으로 변하게 된다. 이때 메모리에서는 어떤 일이 일어날까? 재할당시에는 메모리 공간에서 이전 값을 지우고 새로운 값을 할당하는것이 아닌 변수가 새로운 메모리 공간을 확보하고 그 공간에 새로운 값을 저장하게 된다.
이 때 이전 값이 들어 있던 메모리 공간은 어떤 식별자와도 연결되어 있지 않으므로 불필요한 값이 된다.
이 경우 가비지 콜렉터에 의해서 메모리에서 자동 해제되지만 언저 해제될지 예측은 불가능하다.