모던 자바스크립트 Deep Dive - 04. 변수

4.1 변수란 무엇이고, 왜 필요한가?

자바스크립트 엔진이 10+20 이라는 식의 의미를 해석하면 + 연산을 수행하기 위해서 10과 20이라는 숫자 값(피연산자)을 기억한다.

컴퓨터는 연산(CPU)과 기억(Memory)을 수행하는 부품이 나누어져 있기 때문에 피연산자 값은 메모리주소에 저장되고, CPU는 이 값을 읽어 들여 연산을 수행한다.

연산 결과로 생성된 숫자 값 30도 메모리 주소에 저장되는데 이 값을 재사용하려면 주소를 통해 메모리 공간에 직접 접근해야하지만, 이는 치명적 오류를 야기하는 매우 위험한 방법이기에 자바스크립트는 개발자의 직접적인 메모리 제어를 허용하지 않는다. 따라서 30이라는 값은 재사용이 불가능하다.

만약 직접적인 메모리 제어를 허용하더라도 코드가 실행될 때마다 값이 저장될 메모리 주소는 변경되므로, 코드 실행 이전에는 메모리 주소의 값을 알 방법이 없으므로 직접 접근하는 방법은 올바른 방법이 아니다.

프로그래밍 언어는 기억하고싶은 값을 메모리에 저장하고, 저장된 값을 읽어들여 재사용하기 위해 "변수"라는 메커니즘을 제공한다.

변수는 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름을 말한다.

변수는 프로그래밍 언어의 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 값이 저장된 메모리 공간의 주소로 치환되어 실행된다. 따라서 변수를 통해 직접적인 메모리 제어 없이 안전하게 값에 접근할 수 있다!

  • 변수에 값을 저장하는 것을 할당(assignment-대입, 저장)이라 하고, 변수에 저장된 값을 읽어 들이는 것을 참조(reference)라고 한다.

-> 변수 이름을 이용해서 참조를 요청하면, 자바스크립트 엔진은 변수 이름과 매핑된 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근해서 저장된 값을 반환한다.

4.2 식별자

변수 이름을 식별자(identifier)라고도 하며, 어떤 값을 구별해서 식별할 수 있는 고유한 이름을 말한다.

식별자는 값이 저장되어 있는 메모리 주소와 매핑관게를 맺으며, 이 매핑 정보도 메모리에 저장되어야 한다!

💡 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고있으며, 식별자는 메모리 주소에 붙인 이름이라고 할 수 있다.

4.3 변수 선언

변수 선언은 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고, 변수 이름과 확보된 메모리 공간의 주소를 연결해서 값을 저장하도록 준비하는 것이다. 확보된 메모리 공간은 확보가 해제되기 전까지 누구도 확보된 메모리 공간을 사용할 수 없도록 보호되므로 안전히 공간을 사용할 수 있다.

변수를 사용하려면 선언이 반드시 필요하며 var, const, let 키워드를 사용한다. let과 const는 ES6에서 도입된 키워드로, var 키워드의 함수 레벨 스코프 지원 등의 단점을 보완하기 위해 등장한 키워드이다.

4장에서는 우선 var키워드를 살펴본다. var 키워드의 변수 선언 과정을 살펴보자.

  1. var score; 의 변수 선언문은 변수 이름을 등록하고, 값을 저장할 메모리 공간을 확보한다. (선언 단계)
  2. 변수는 선언되었지만 아직 값은 할당되지 않았다. 이때 메모리 공간은 비어있지 않고, 확보된 메모리 공간에는 자바스크립트 엔진에 의해 undefined라는 값으로 암묵적으로 할당되어 초기화된다! (초기화 단계)

일반적으로 초기화란 변수가 선언된 이후 최초로 값을 할당하는 것을 의미한다.

만약 초기화 단계를 거치지 않으면 확보된 메모리 공간에는 이전에 다른 앱이 사용했던 값이 남아있을 수 있는데, 이 값을 쓰레기값(garbage value)라 한다. 이러한 쓰레기 값을 참조하는것을 방지하기 위해 var 키워드는 암묵적으로 초기화를 수행한다.

4.4 변수 선언의 실행 지점과 변수 호이스팅

console.log(score); // undefined

var score; // 변수 선언문

위 코드를 살펴보면 변수 선언문보다 변수를 참조하는 코드가 앞에 있지만, 인터프리터에 의해 한 줄씩 순차적으로 코드가 실행되는 과정에서 참조 에러가 발생하지 않고 undefined가 출력된다.

-> 이는 변수 선언이 소스코드가 순차적으로 실행되는 시점(런타임)이 아니라 그 이전단계(소스코드의 평가과정)에서 먼저 실행되기 때문이다! 소스코드의 평과과정에서는 변수, 함수 선언문 등을 소스코드에서 찾아내 먼저 실행하고, 이 과정이 끝나면 모든 선언문을 제외하고 소스코드를 한 줄씩 순차적으로 실행한다.

이처럼 변수 선언문이 런타임 이전단계에서 먼저 실행되어 코드의 선두로 끌어올려진 것 처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징변수 호이스팅이라 한다.

; var, let, const, function, class등의 키워드를 사용해서 선언하는 모든 식별자는 런타임 이전단계에서 실행되기 때문에 모두 호이스팅된다고 할 수 있다.

4.5 값의 할당

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 선언 + 값의 할당

위 코드와 같이 변수 선언과 값의 할당을 2개의 문으로 나누어 표현할 수도 있고, 하나의 문으로 단축하여 표현할 수도 있다.

두가지 표현 방식은 정확히 동일하게 동작하고, 이는 하나의 문으로 단축 표현해도 자바스크립트 엔진은 변수 선언과 값의 할당을 2개의 문으로 나누어 각각 실행한다는 것이다.

이 때 변수 선언은 런타임 이전에 먼저 실행되지만, 값의 할당은 소스코드가 순차적으로 실행되는 시점인 런타임에 실행된다!

변수에 값을 할당할 때는 이전 값 undefined(초기화된 값)가 저장되어 있던 메모리 공간을 지우고 할당값을 저장하는 것이 아니라, 새로운 메모리 공간을 확보하고 그곳에 할당 값을 저장한다는 점을 주의해야 한다.

4.6 값의 재할당

var score = 80;
score = 90; // 값의 재할당

위 코드와 같이 var 키워드로 선언한 변수는 값을 재할당할 수 있다. 재할당은 현재 변수에 저장된 값을 버리고 새로운 값을 저장하는 것이다. (엄밀이 말하면 변수를 선언 후 초기화하는 과정도 재할당이라 할 수 있다.)

처음 변수에 값을 할당할 때와 마찬가지로 이전 값 80이 저장되어있던 메모리 공간을 지우고 90을 저장하는것이 아니라, 새로운 메모리 공간을 확보하고 그 메모리 공간에 90을 저장한다!

score변수의 이전 값인 undefined와 80은 아무도 사용하지 않는 필요하지 않은 값이므로 이 값들은 가비지 콜렉터에 의해 특정 시점에 메모리에서 자동 해제된다.

가비지 콜렉터는 어플리케이션이 할당한 메모리 공간을 주기적으로 검사하여 더 이상 사용되지 않는 메모리를 해제하는 기능이다. 자바스크립트는 가비지 콜렉터를 내장하고있는 매니지드 언어로서 메모리 누수를 방지한다. (언매니지드 언어에는 개발자가 명시적으로 메모리를 할당하고 해제할 수 있는 c언어가 있다.)

요약

  • 변수는 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름을 말한다.
  • 변수는 식별자라고도 하며, 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고있고 메모리 주소에 붙인 이름이라고 할 수 있다.
  • 변수는 선언과정에서 선언단계와 초기화단계를 거친다.
  • 변수 선언문이 런타임 이전단계에서 먼저 실행되어 코드의 선두로 끌어올려진 것 처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징 변수 호이스팅이라 한다.
  • 변수 선언은 런타임 이전에 먼저 실행되지만, 값의 할당은 소스코드가 순차적으로 실행되는 시점인 런타임에 실행된다.
  • 변수에 값을 (재)할당할 때는 이전 값이 저장되어 있던 메모리 공간을 지우고 할당값을 저장하는 것이 아니라, 새로운 메모리 공간을 확보하고 그곳에 할당 값을 저장한다.