13. 스코프

13.1 스코프란?

스코프(scope, 유효범위) 는 자바스크립트를 포함한 모든 프로그래밍 언어의 기본적이며 중요한 개념이다. 

 

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

 

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. 

스코프란 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙 이라고도 할 수 있다.

 

식별자는 어떤 값을 구별할 수 있어야 하므로 유일해야 한다. 따라서 식별자인 변수 이름은 중복될 수 없다. 즉, 하나의 값은 유일한 식별자에 연결되어야 한다. 마찬가지로 프로그래밍 언어에서는 스코프(유효 범위) 를 통해 식별자인 변수 이름의 충돌을 방지하여 같은 이름의 변수를 사용할 수 있게 한다.

스코프 내에서 식별자는 유일해야 하지만 다른 스코프에서는 같은 이름의 식별자를 사용할 수 있다. 즉, 스코프는 네임스페이스다.

 

var 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언이 허용된다. 이는 의도치 않게 변수값이 재할당되어 변경되는 부작용을 발생시킨다. 하지만 let 이나 const 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언을 허용하지 않는다.

이것이 var 대신에 let 이나 const 키워드로 변수를 선언해야 하는 첫번째 이유다.

 

13.2 스코프의 종류

13.2.1 전역과 전역 스코프

13.2.2 지역과 지역 스코프

inner 함수 내부에서 선언된 x 변수 이외에 이름이 같은 전역 변수 x 가 존재한다. 이때 inner 함수 내부에서 x 변수를 참조하면 전역 변수 x 를 참조하는 것이 아니라 inner 함수 내부에서 선언된 x 변수를 참조한다. 이는 자바스크립트 엔진이 스코프 체인을 통해 참조할 변수를 검색 했기 때문이다.

13.3 스코프 체인

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 함수의 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. 

 

자바스크립트 엔진은 코드(전역 코드와 함수 코드) 를 실행하기에 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. 

 

스코프 체인은 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 단뱡향으로 연결한 것이다. 전역 렉시컬 환경은 코드가 로드되면 곧바로 생성되고 함수의 렉시컬 환경은 함수가 호출되면 곧바로 생성된다. 

13.3.1 스코프 체인에 의한 변수 검색

상위 스코프에서 유효한 변수는 하위 스코프에서 자유롭게 참조할 수 있지만 하위 스코프에서 유효한 변수를 상위 스코프에서 참조할 수 없다.

13.3.2 스코프 체인에 의한 함수 검색

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

 

위 예제의 모든 함수는 함수 이름과 동일한 이름의 식별자에 할당된다. 1번에서 foo 함수를 호출하면 자바스크립트 엔진은 함수를 호출하기 위해 먼저 함수를 가리키는 식별자 foo 를 검색한다. 

 

이처럼 함수도 식별자에 할당되기 때문에 스코프를 갖는다. 함수는 식별자에 함수 객체가 할당된 것 외에는 일반 변수와 다를 바 없다. 따라서 스코프를 "변수를 검색할 때 사용하는 규칙" 이라고 표현하기보다는 "식별자를 검색하는 규칙" 이라고 표현하는 편이 더 적합하다.

13.4 함수 레벨 스코프

지역은 함수 몸체를 말하고 지역은 지역 스코프를 만든다고 했는데, 이는 코드 블록이 아닌 함수에 의해서만 지역 스코프가 생성된다는 의미다.

 

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

 

var 키워드로 선언된 변수는 블록 레벨 스코프를 인정하지 않기 때문에 i 변수는 전역 변수가 된다.  따라서 전역 변수 i는 중복 선언되고 그결과 의도치 않은 전역 변수의 값이 재할당된다. 

 

var 키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록만을 지역 스코프로 인정하지만 ES6 에서 도입된 let, const 키워드는 블록 레벨 스코프를 지원한다. 이것이 var 대신에 let 이나 const 키워드로 변수를 선언해야 하는 두번째 이유다.

13.5 렉시컬 스코프

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 스코를 결정해야 하기 때문에 동적 스코프라 부른다.

 

두 번째 방식을 렉시컬 스코프 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 스코프라 부른다. 

 

자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르므로 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 즉, 함수의 상위 스코프는 언제나 자신이 정의된 스코프다. 

 

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 때매다 함수의 스코프를 참조할 필요가 있기 때문이다.

 

위 예제에서, 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 bar 함수가 호출되면 호출된 곳이 어디인지 관계없이 언제나 자신이 기억하고 있는 전역 스코프를 상위 스코프로 사용한다. 즉, 위 예제를 실행하면 전역 변수의 x 의 값 1을 두 번 출력한다.