[모던자바스크립트 Deep Dive] 13장. 스코프

1. 스코프란?

• 스코프(scope) 유효범위는 자바스크립트를 포함한 모든 프로그래밍 언어의 기본적이며 중요한 개념이다.
• 변수와 상수, 즉 var 키워드로 선언한 변수와 let, const 키워드로 선언한 변수의 스코프는 다르게 동작한다.
• 매개변수를 참조할 수 있는 유효 범위, 즉 매개변수의 스코프가 함수 몸체 내부로 한정되어 있기 때문이다.

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 내부에섬나 참조할 수 있다.
console.log(x, y); // ReferenceError: x is not defined

 

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

 

변수는 자신이  선언된 위치에 의해 자신이 유효한 범위, 즉 다른 코드가 변수 자신을 참조할 수 있는 범위가 결정된다.

변수 뿐만 아니라 모든 식별자가 이러하다. 다시말해

• 모든 식별자(변수명, 함수명, 클래스명 등)는 자신이 선언된 위치에 의해 다른 코드가 식별자 자신을 참조할 수 있는 유효범위가 결저된다.
• 이를 스코프라 한다. 
• 즉, 스코프는 식별자가 유효한 범위를 말한다.

var x = 'global';

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

foo();

console.log(x); // 2번 // global

 

코드의 가장 바깥 영역과 foo 함수 내부에 같은 이름을 갖는 x 변수를 선언했다. 1번과 2번에서 x 변수를 참조한다.

이때 자바스크립트 엔진은 이름이 같은 두 개의 변수 중에서 어떤 변수를 참조해야 할 것인지를 결정한다.

식별자 결정(identifier resolution)이라 한다. 

자바스크립트 엔진은 스코프를 통해 어떤 변수를 참조해야 할 것인지 결정한다.

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

 

2. 스코프의 종류

코드는 전역(global)과 지역(local)로 구분할 수 있다.

구분	설명	스코프	변수
전역	코드의 가장 바깥 영역	전역 스코프	전역 변수(전역변수는 어디서든지 참조할 수 있다.)
지역	함수 몸체 내부	지역 스코프	지역 변수(지역 변수는 자신의 지역 스코프와 하위 스코프에서 유효하다.)

 

2-1. 전역과 전역 스코프

 

 

전역

• 전역이란 코드의 가장 바깥 영역을 말한다.
• 전역은 전역 스코프(global scope)를 만든다.
• 전역에 변수를 선언하면 전역 스코프를 갖는 전역 변수(global variable)가 된다.
• 전역 변수는 어디서든지 참조할 수 있다.

2-2. 지역과 지역 스코프

지역

• 지역이란 함수 몸체 내부를 말한다.
• 지역은 지역 스코프(local scope)를 만든다.
• 지역에 변수를 선언하면 지역 스코프를 갖는 지역 변수(local variable)가 된다.
• 지역 변수는 자신이 선언된 지역과 하위 지역(중첩 함수)에서만 참조할 수 있다.
• 지역변수는 자신의 지역 스코프와 하위 지역 스코프에서 유효하다.

3. 스코프 체인

중첩 함수(nested function) : 함수 내부에서 정의한 함수

외부 함수(outer function) : 중첩 함수를 포함하는 함수

 

• 함수는 중첩될 수 있으므로 함수의 지역 스코프도 중첩될 수 있다.
• 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖는다. 이렇게 연결된 것을 스코프 체인(scope chain)이라 한다.
• 중첩 함수의 지역 스코프는 중첨 함수를 포함하는 외부 함수의 지역 스코프와 계층적 구조를 갖는다.
• 외부 함수의 지역 스코프를 중첨 함수의 상위 스코프라 한다.
• 변수를 참조할  때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색(identifier resolution)라 한다.
• 이를 통해 상위 스코프에서 선언한 변수를 하위 스코프에서도 참조할 수 있다.

 

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. 

자세한 내용은 추후에 23장에서 다루겠다.

 

3-1. 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 변수는 상위 스코프에서 참조할 수 없다.
• 스코프 체인으로 연결된 스코프의 계층 구조는 부자 관계로 이뤄진 상속(inheritance)와 유사하다.
  • 상속을 통해 부모의 자산을 자식이 자유롭게 사용할 수 있지만, 자식의 자산을 부모가 사용할 수 없다. 스코프 체인도 마찬가지 개념이다.
    
    

3-2. 스코프 체인에 의한 함수 검색

// 전역 함수
function foo() {
  console.log('global function foo');
}

function bar() {
  // 중첩 함수
  function foo() {
    console.log('local function foo');
  }
  
  foo();	// "local function foo"
}

bar();

 

함수 선언문으로 함수를 정의하면 런타임 이전에 함수 객체가 먼저 생성된다. 그리고 자바스크립트 엔진은 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 선언하고 생성된 객체를 할당한다.

 

이처럼 함수도 식별자에 할당되기 때문에 스코프를 갖는다. 따라서 스코프를 변수를 검색할 때 사용하는 규칙이라고 표현하기보다는 식별자를 검색하는 규칙 이라는 표현식이 좀 더 적합하다.

 

4. 함수 레벨 스코프

지역은 함수 몸체 내부를 말하고 지역은 지역 스코프를 만든다고 했다. 이는 코드 블록이 아닌 함수에 의해서만 지역 스코프가 생성된다는 의미이다.

 

블록 레벨 스코프(block level scope)

• C나 Java 등 비롯한 대부분의 프로그래밍 언어는 함수 몸체만이 아니라 모든 코드 블록(if, for, while, try/catch 등)이 지역 스코프를 만든다.

함수 레벨 스코프(function level scope)

• var 키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록(함수 몸체)만을 지역 스코프로 인정한다.

var x = 1;

if (true) {
  // var 키워드로 선언된 변수는 함수의 코드 블록(함수 몸체)만을 지역 스코프로 인정한다.
  // 함수 밖에서 var 키워드로 선언된 변수는 코드 블록 내에서 선언되었다 할지라도 모두 전역 변수다.
  // 따라서 x는 전역 변수다. 이미 선언된 전역 변수 x가 있으므로 x 변수는 중복 선언된다.
  // 이는 의도치 않게 변수 값이 변경되는 부작용을 발생시킨다.
  var x = 10;
}

console.log(x); // 10

 

위 예제에서 전역 변수 x가 선언되었고, if 문의 코드 블록 내에서도 x 변수가 선언 되었다.

이때 if 문의 코드 블록 내에서 선언된 x 변수는 전역 변수다.

var 키워드로 선언된 변수는 함수 레벨 스코프만 인정하기 때문에 함수 밖에서 var 키워드로 선언된 변수는 코드 블록내에서 선언되었다 할지라도 모두 전역 변수이다. 따라서 전역 변수 x는 중복 선언되고 그 결과 의도치 않은 전역 변수의 값이 재할당된다.

여기서 var 키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록만을 지역 스코프로 인정하지만

ES6에서 도입된 let, cont 키워드는 블록 레벨 스코프를 지원한다. 이는 추후 15장에서 let, const 키워드와 블록 레벨 스코프를 자세하게 다룰 예정이다.

5. 렉시컬 스코프

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 패턴으로 예측할 수 있다.

1. 함수를 어디서 호출했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.(동적 스코프)
   • 함수의 상위 스코프를 결정한다면 bar 함수의 상위 스코프는 foo 함수의 지역 스코프와 전역 스코프일 것이다.
2. 함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.(렉시컬 스코프)
   • 함수의 상위 스코프를 결정한다면 var 함수의 상위 스코프는 저역 스코프일 것이다.

 

첫 번째 방식 : 동적 스코프(dynamic scope)

• 함수를 정의하는 시점에는 함수가 어디서 호출될 지 알수 없다. 따라서 함수가 호출 되는 시점에 동적으로 상위 스코프를 결정하기 때문에 동적 스코프라고 한다.

두 번재 방식 : 렉시컬 스코프(lexical scope) 또는 정적 스코프(static scope)

• 동적 스코프 방식처럼 상위 스코프가 동적으로 변하지 않고 함수 정의가 평가되는 시점에 상위 스코프가 정적으로 결정되기 때문에 정적 스코프라 부른다. 
• 자바스크립트를 비롯한 대부분의 프로그래밍 언어는 렉시컬 스코프를 따른다.

자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르므로 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결절한다. 함수가 호출된 위치는 상위 스코프 결정에 어떠한 영향도 주지 않는다. 즉, 함수의 상위 스코프는 언제나 자신이 정의된 스코프다.

 

이처럼 함수의 상위 스코프는 함수 정의가 실행될 때 정적으로 결정된다. 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.

 

위 예제는 bar 함수는 전역에서 정의된 함수이다. 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 bar가 호출되면 호출된 곳이 어디인지 관계 없이 언제나 자신이 기억하고 있는 전역 스코프를 상위 스코프로 사용한다. 따라서 위 예제를 실행하면 저역 변수 x의 값 1을 두 번 출력한다.

 

렉시컬 스코프는 클로저와 깊은 관계가 있다. 이는 24장 클로저에서 자세하게 다룰 예정이다.