[javascript] 스코프

개요

변수는 자신이 선언된 위치에 의해 자신이 유효한 범위, 즉 다른 코드가 변수 자신을 참조할 수 있는 범위가 결정된다. 변수뿐만 아니라 모든 식별자가 그렇다. 다시 말해, 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.

 

 

자바스크립트 엔진은 코드를 실행할 때 코드의 문맥을 고려한다. 코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는지에 따라 아래 예제의 ①과 ②처럼 동일한 코드도 다른 결과를 만들어 낸다.

var x = 'global';

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

foo();

console.log(x); // ②

코드의 문맥과 환경

"코드가 어디서 실행되며 주변에 어떠한 코드가 있는지"를 렉시컬 환경(lexical environment)이라고 부른다. 즉, 코드의 문맥(context)은 렉시컬 환경으로 이뤄진다. 이를 구현한 것이 "실행 컨텍스트(execution context)"이며, 모든 코드는 실행 컨텍스트에서 평가되고 실행된다. 스코프는 실행 컨텍스트와 깊은 관련이 있다.

 

 

 

변수나 함수의 이름과 같은 식별자는 어떤 값을 구별하여 식별해낼 수 있는 고유한 이름을 말한다. 사람을 고유한 이름으로 구별하듯이 값도 사람이 이해할 수 있는 언어로 지정한 고유한 식별자인 변수 이름에 의해 구별하여 참조할 수 있다.

 

식별자는 어떤 값을 구별할 수 있어야 하므로 유일(unique)해야 한다. 따라서 식별자인 변수 이름은 중복될 수 없다. 즉, 하나의 값은 유일한 식별자에 연결(name binding)되어야 한다.

 

프로그래밍 언어에서는 스코프(유효 범위)를 통해 식별자인 변수 이름의 충돌을 방지하여 같은 이름의 변수를 사용할 수 있게한다. (같은) 스코프 내에서 식별자는 유일해야 하지만 다른 스코프에는 같은 이름의 식별자를 사용할 수 있다. 즉, 스코프는 네임스페이스다.

 

1. 스코프의 종류

구분	설명	스코프	변수
전역	코드의 가장 바깥 영역	전역 스코프	전역 변수
지역	함수 몸체 내부	지역 스코프	지역 변수

 

2. 스코프 체인

함수는 전역에서 정의할 수도 있고 함수 몸체 내부에서 정의할 수도 있다. 함수 몸체 내부에서 함수가 정의된 것을 '함수의 중첩'이라 한다. 그리고 함수 몸체 내부에서 정의된 함수를 '중첩 함수(nested function)', 중첩 함수를 포함하는 함수를 '외부 함수(outer function)'라고 한다.

 

함수는 중첩될 수 있으므로 함수의 지역 스코프도 중첩될 수 있다. 이는 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖는다는 것을 의미한다. 다시 말해, 중첩 함수의 지역 스코프는 중첩 함수를 포함하는 외부 함수의 지역 스코프와 계층적 구조를 갖는다. 이때 외부 함수의 지역 스코프를 중첩 함수가 만든 지역 스코프의 상위 스코프라 한다.

 

 

모든 스코프는 하나의 계층적 구조로 연결되며, 모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프다. 이렇게 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인(scope chain)이라 한다. 변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색(identifier resolution)한다. 이를 통해 상위 스코프에서 선언한 변수를 하위 스코프에서도 참조할 수 있다.

 

스코프 체인은 물리적인 실체로 존재한다. 자바스크립트 엔진은 코드(전역 코드와 함수코드)를 실행하기에 앞서 위 그림과 유사한 자료구조인 렉시컬 환경(Lexical Environment)을 실제로 생성한다. 변수 선언이 실행되면 변수 식별자가 이 자료구조(렉시컬 환경)에 키(key)로 등록되고, 변수 할당이 일어나면 이 자료구조의 변수 식별자에 해당하는 값을 변경한다. 변수의 검색도 이 자료구조 상에서 이뤄진다.

 

렉시컬 환경(Lexical Environment)

스코프 체인은 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 단방향으로 연결(chaining)한 것이다. 전역 렉시컬 환경은 코드가 로드되면 곧바로 생성되고 함수의 렉시컬 환경은 함수가 호출되면 곧바로 생성된다.

 

3. 함수 레벨 스코프

C나 자바 등을 비롯한 대부분의 프로그래밍 언어는 함수 몸체만이 아니라 모든 코드 블록(if, for, whlie, try/catch 등)이 지역 스코프를 만든다. 이러한 특성을 블록 레벨 스코프(block level scope)라 한다. 하지만 var 키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록(함수 몸체)만을 지역 스코프로 인정한다. 이러한 특성을 함수 레벨 스코프(function level scope)라 한다.

var i = 10;

// for 문에서 선언한 i는 전역 변수다. 이미 선언된 전역 변수 i가 있으므로 중복 선언된다.
for(var i = 0; i < 5; i++) {
	console.log(i); // 0 1 2 3 4
}

// 의도치 않게 변수의 값이 변경되었다.
console.log(i); // 5

 

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

 

4. 렉시컬 스코프

다음 예제의 실행 결과를 예측해보자.

var x = 1;

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

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

foo();
bar();

 

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

1. 함수를 어디서 호출했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.
2. 함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.

첫 번째 방식을 동적 스코프(dynamic scope)라 한다. 함수를 정의하는 시점에는 함수가 어디서 호출될지 알 수 없다. 따라서 함수가 호출되는 시점에 동적으로 상위 스코프를 결정해야 하기 때문에 동적 스코프라 부른다.

 

두 번째 방식을 렉시컬 스코프(lexical scope) 또는 정적 스코프(static scope)라 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.

 

즉, 함수의 상위 스코프는 언제나 자신이 정의된 스코프다.

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.

 

따라서 위 예제를 실행하면 전역 변수 x의 값 1을 두 번 출력한다.