[딥다이브] 4. 변수

1. 변수(Variable)

변수(Variable): 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름을 말한다.

쉽게 말하자면, 값의 위치를 가리키는 상징적인 이름

// 변수는 하나의 값을 저장하기 위한 수단
var userId = 1;
var userName = 'Lee';

// 객체 또는 배열 같은 자료구조를 사용하면 여러 개의 값을 하나로 그룹화해서 하나의 값처럼 사용할 수 있다.
var user = { id: 1, name: 'Lee' };

var users = [
  { id: 1, name: 'Lee' },
  { id: 2, name: 'Kim' },
];

result: 변수 이름(변수명)

변수에 저장된 갑: 변수 값

변수에 값을 저장하는 것을 할당(assignment 대입, 저장)

변수에 저장된 값을 읽어 들이는 것을 참조(reference)

var result = 10 + 20;

 

2. 식별자(identifier)

변수 이름을 식별자라고도 한다. 식별자는 어떤 값을 구별해서 식별할 수 있는 고유한 이름을 말한다.

식별자는 어떤 값이 저장되어 있는 메모리 주소를 기억(저장)해야 한다.

식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있다.

 

3. 변수 선언(Variable declaration)

변수 선언이란 변수를 생성하는 것을 말한다.

값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고, 변수 이름과 확보된 메모리 공간의 주소를 연결해서 값을 저장할 수 있게 준비하는 것이다.

변수 선언에 의해 확보된 메모리 공간은 확보가 해제(release)되기 전까지는 누구도 확보된 메모리 공간을 사용할 수 없도록 보호되므로 안전하게 사용할 수 있다.

변수를 사용하려면 반드시 선언이 필요하다. 변수를 선언할 때는 var, let, const 키워드를 사용한다.

var 키워드는 블록 레벨 스코프가 아닌 함수 레벨 스코프를 지원하므로 몇몇의 단점이 있으며 전역 변수가 선언되어 부작용을 발생시키기도 한다.

처음 변수 선언을 하고, 변수에 값을 할당하지 않으면 자바스크립트 엔진에 의해 undefined라는 값이 암묵적으로 할당되어 초기화된다.

var score; // 변수 선언을 했으나, 값을 할당하지 않은 상태. 암묵적으로 undefined가 할당되어 초기화

 

변수 이름은 어디에 등록되는가?

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.

변수 이름과 변수 값은 실행 컨텍스트 내에 키(key) / 값(value) 형식인 객체로 등록되어 관리된다.

 

초기화(initialization)

변수가 선언된 이후 최초로 값을 할당하는 것을 말한다.

만약 초기화 단계를 거치지 않으면 확보된 메모리 공간에는 이전에 다른 애플리케이션이 사용했던 값이 남아있을 수 있다. 이러한 값을 쓰레기 값(garbage value)라고 한다.

 

변수를 사용하려면 반드시 선언이 필요하다. 변수 뿐만 아니라 모든 식별자(함수, 클래스 등)가 그렇다.

만약 선언하지 않은 식별자에 접근 하면 ReferenceError(참조 에러)가 발생한다.

식별자를 통해 값을 참조하려 했지만, 자바스크립트 엔진이 등록된 식별자를 찾을 없을 때 발생하는 에러이다.

 

4. 변수 선언의 실행 시점과 변수 호이스팅

console.log(score); // undefined

var score; // 변수 선언문

변수 선언문보다 변수를 참조하는 코드가 앞에 있다. 자바스크립트 코드는 인터프리터에 의해 한 줄씩 순차적으로 실행되므로 console.log(score)가 실행되고, 그리고 다음 줄의 코드가 실행된다.

따라서 console.log(score)가 실행되는 시점에 아직 score 변수의 선언이 실행되지 않았으므로 참조 에러가 발생한 것 처럼 보인다. 하지만 참조 에러가 발생하지 않고 undefined가 출력된다.

그 이유는 변수 선언이 소스코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점, 즉 런타임(runtime)이 아니라 그 이전 단계에서 먼저 실행되기 때문이다.

자바스크립트 엔진은 소스코드를 한 줄씩 순차적으로 실행하기에 앞서 먼저 소스코드의 평가 과정을 거치면서 소스코드를 실행하기 위한 준비를 한다. 이때 소스코드 실행을 위한 준비 단계인 소스코드의 평가 과정에서 자바스크립트 엔진은 변수 선언을 포함한 모든 선언문(변수 선언문, 함수 선언문 등)을 소스코드에서 찾아내 먼저 실행한다. 그리고 소스코드의 평가 과정이 끝나면 비로소 변수 선언을 포함한 모든 선언문을 제외하고 소스코드를 한 줄씩 순차적으로 실행한다.

즉, 자바스크립트 엔진은 변수 선언이 소스코드의 어디에 있든 상관없이 다른 코드보다 먼저 실행한다. 따라서 변수 선언이 소스코드의 어디에 위치하는지와 상관없이 어디서든지 변수를 참조할 수 있다.

위 코드에서 변수 선언문인 var score; 보다 변수를 참조하는 코드인 console.log(score)가 앞에 있으므로, 코드를 순차적으로 실행되는 런타임에 변수 선언이 실행되면 console.log(score)가 실행되는 시점에 참조 에러가 발생해야한다. 하지만 undefined가 출력된다.

이는 변수 선언(선언 단계와 초기화 단계)이 소스코드가 순차적으로 실행되는 런타임 이전 단계에 먼저 실행된다는 것이다. 이처럼 변수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징은 변수 호이스팅(variable hoisting)이라 한다.

 

5. 값의 할당

변수에 값을 할당(대입, 저장)할 때는 할당 연산자 =를 사용한다. 할당 연산자는 우변의 값을 좌변의 변수에 할당한다.

var score; // 변수 선언
score = 80; // 값의 할당

변수 선언과 값의 할당을 다음과 같이 하나의 문으로 단축 표현할 수 있다.

var score = 80;

변수 선언은 소스코드가 순차적으로 실행되는 시점인 런타임 이전에 먼저 실행되지만, 값의 할당은 소스코드가 순차적으로 실행되는 시점인 런타임에 실행된다.

console.log(score); // undefined

var score; // 변수 선언
score = 80; // 값의 할당

console.log(score); // 80

변수에 값을 할당 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 저장한다.

6. 값의 재할당

var score = 80; // 변수 선언과 값의 할당
score = 90; // 값의 재할당

var 키워드로 선언한 변수는 값을 재할당할 수 있다. 재할당은 현재 변수에 저장된 값을 버리고 새로운 값을 저장하는 것이다.

var 키워드로 선언한 변수는 선언과 동시에 undefined로 초기화되기 때문에 엄밀히 말하자면 변수에 처음으로 값을 할당하는 것도 사실은 재할당이다.

재할당은 변수에 저장된 값을 다른 값으로 변경한다. 그래서 변수라고 하는 것이다.

만약 값을 재할당할 수 없어서 변수에 저장된 값을 변경할 수 없다면 변수가 아니라 상수(constant)라 한다.

상수는 한 번 정해지면 변하지 않는 값이다. 다시 말해 상수는 단 한 번만 할당할 수 있다.

변수에 값에 재할당하게 되면 기존 메모리 공간에 저장되어 있던 곳에 새로운 값을 저장하는 것이 아닌, 새로운 메모리 공간을 확보하고 그 공간에 저장하게 된다.

기존에 저장된 값을 필요 없는 값이므로, 가비지 콜렉터에 의해 메모리에서 자동 해제가 된다.

가비지 콜렉터란?

애플리케이션이 할당한 메모리 공간을 주기적으로 검사하여 더 이상 사용하지 않는 메모리를 해체하는 기능을 말한다. 더 이상 사용되지 않는 메모리란 간단하게 말하자면, 어떤 식별자도 참조하지 않는 메모리 공간을 의미한다. 자바스크립트는 가비지 콜렉터를 내장하고 있는 매니저드 언어로서 가비지 콜렉터를 통해 메모리 누수를 방지한다.

 

7. 식별자

식별자는 어떤 값을 구별해서 식별해낼 수 있는 고유한 이름이다. 식별자는 다음과 같은 네이밍 규칙을 준수해야 한다.

• 식별자는 특수문자를 제외한 문자, 숫자, 언더스코어(_), 달러 기호($)를 포함할 수 있다.
• 단, 식별자는 특수문자를 제외한 문자, 언더스코어(_), 달러 기호($)로 시작해야 한다. 숫자로 시작하는 것은 허용되지 않는다.
• 예약어는 식별자로 사용할 수 없다.

예약어란?

프로그래밍 언어에서 사용되고 있거나 사용될 예정인 단어를 말한다. 자바스크립트의 예약어는 다음과 같다

// 기본 예약어
break, case, catch, class, const, continue, debugger, default, delete,
do, else, export, extends, finally, for, function, if, import, in,
instanceof, new, return, super, switch, this, throw, try, typeof,
var, void, while, with, yield

// 미래 예약어
enum, implements, interface, let, package, private, protected, public, static

// 엄격 모드 예약어
implements, interface, let, package, private, protected, public, static, yield

// 리터럴 예약어
null, true, false

// 기타 예약어(환경에 따른)
await, arguments, eval, Infinity, NaN, undefined

 

자바스크립트는 대소문자를 구별하므로, 다음과 같은 변수는 각각의 별개의 변수이다.

var firstName;
var firstname;
var FIRSTNAME;

 

네이밍을 할 때, 목적에 맞게 잘 설정해야 한다. 변수 존재의 목적을 분명해야 한다.

주로 많이 쓰는 것이 카멜케이스와 파스칼 케이스이다.

// 카멜 케이스(camelCase)
var firstName;

// 스네이크 케이스(snake_Case)
var first_name;

// 파스칼 케이스(PascalCase)
var FirstName;

// 헝가리언 케이스(typeHungarianCase)
var strFirstName; // type + identifier
var $ele = document.getElementById('myId'); // DOM 노드
var observale$ = fromEvent(document, 'click'); // RxJS 옵저버블

 

변수 호이스팅에서, 

var로 선언된 키워드는 런타임 이전에, 소스코드 평가 과정에서 실행이 된다. 이때 변수 선언문, 함수 선언문 모두 실행이 된다.

그 이후 자바스크립트 엔진에 의해 소스코드가 순차적으로 한 줄씩 실행된다. 그래서 만약 값의 할당이 일어나기도 전에 참조하는 코드가 먼저 쓰여져 있다면, var의 경우 변수 선언과 동시에 undefined로 초기화되기 때문에 참조에러가 아닌 undefined로 출력이 된다.

 

여기서 궁금했던 게, 런타임의 정확한 의미가 무엇인가 라고 생각했다.

자바스크립트에서 코드가 메모리에 올라가 실행 컨텍스트에서 실제로 평가되고 동작하는 전체적인 과정을 런타임이라고 하는데,

코드가 자바스크립트 엔진에 의해 해석되어 실행되는 과정이라고 한다.

 

단순하게 한 줄씩 실행하는 것이 아닌, 여러가지 단계가 있다.

1. 파싱(Parsing)

소스코드를 읽고 구문 트리로 변환한다.

문법 오류를 이때 잡는다.

 

2. 컴파일(Compilation)

JIT(Just-In-Time) 컴파일러가 AST를 바이트코드(Bytecode)나 머신코드로 변환

자바스크립트는 인터프리터 언어로 보이지만, 실제로는 JIT 컴파일을 사용하여 최적화된 실행을 한다.

 

3. 실행(Runtime Execution)

변환된 코드가 실행 컨텍스트(Exection Context)내에서 실행

이 시점이 우리가 일반적으로 얘기하는 런타임이다.

이때 변수 호이스팅, 스코프 체인, this 바인딩, 이벤트 루프 등이 작동한다.

 

이러한 과정을 걸쳐 실행을 하게 되는데, 여기서 또 질문 

런타임 이전에 소스코드 평가과정에서 변수 선언, 함수 선언 등을 실행한다고 하는데 실행 컨텍스트 전에 실행이 되는지, 아니면 그냥 포함이 된건지 궁금했다.

 

실행 컨텍스트는 생성과 실행 두 단계로 나뉘는데,

자바스크립트 코드는 실행 컨텍스트 안에서 동작을 한다. 이는 두 단계인데

1. 생성 단계(Creation Phase)

코드가 실제로 실행되기 전에 발생

소스코드 평가 과정이 이 단계에서 일어남

자바스크립트 엔진은 이때 변수 선언(var), 함수 선언문, this, 스코프 체인 등을 먼저 설정함

 

2. 실행 단계(Execution Phase)

이제 한 줄씩 코드를 실제로 실행함

변수에 값이 대입되고, 함수가 호출되고, 제어문이 동작하는 시점이다.

 

즉, 소스코드 평가 과정 또한 실행 컨텍스트의 일부이다. 소스코드 평가 과정은 실행 컨텍스트의 두 단계 중 초기 단계인 생성 단계에서 일어나는 것이다.

var의 호이스팅은 생성 단계에서 미리 처리하는 로직이다.