자바스크립트 딥 다이브 스터디 4장 - 변수

사람은 계산과 기억을 모두 두뇌에서 하지만, 컴퓨터는 연산과 기억을 수행하는 부품이 나눠져 있다.

컴퓨터는 CPU를 사용해 연산하고, 메모리르 사용해 데이터를 기억한다. 

 

메모리는 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀의 집합체다. 셀 하나의 크기는 1바이트이며, 컴퓨터는 1바이트 단위로 데이터를 저장하거나 읽어들인다. 그리고 각 셀은 고유의 메모리 주소를 갖는다. 이 메모리 주소는 메모리 공간의 위치를 나타내며 0부터 시작해서 메모리의 크기만큼 정수로 표현된다. 예를 들어, 4GB 메모리는 0부터 (2의 32승-1) 까지의 메모리 주소를 갖는다. 

 

컴퓨터는 모든 데이터를 2진수로 처리한다. 따라서 메모리에 저장되는 데이터는 데이터의 종류와 상관없이 모두 2진수로 저장된다.

 

10 + 20

이런 코드가 있다면 10과 20은 메모리 상의 임의의 위치에 저장되고 CPU는 이 값을 읽어들여 연산을 수행한다. 연산 결과인 30도 메모리 상의 임의의 위치에 저장된다.

 

성공적으로 연산도 끝았으나 문제가 생겼다. 결과값인 30을 재상욜 할 수가 없다. 재사용하려면 30이 저장된 메모리 주소에 직접 접근하는 것 외에는 활용할 수가 없다. 하지만 메모리 주소에 직접 접근하는 것은 매우매우 위험하다. 실수로 운영체제가 사용하고 있는 값을 변경하면 시스템을 멈추게 하는 치명적인 오류가 발생할 수도 있다. 따라서 자바스크립트는 개발자가 메모리를 직접적으로 제어할 수 있도록 허용하지 않는다.

 

자바스크립트는 기억하고 싶은 값을 메모리에 저장하고, 저장된 값을 읽어 들여 재사용하기 위해 변수라는 매커니즘을 제공한다.

 

변수 : 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름

변수는 값의 위치를 가리키는 상징적 이름이다.

 

변수 -> 컴파일러 or 인터프리터 -> 메모리 공간의 주소로 치환 -> 실행

 

var result = 10 + 20

10+20을 통해 새로운 값 30을 생성하고 결과값인 30은 메모리 공간에 저장된다. 이때 메모리 공간에 저장된 값 30을 다시 읽어 들여 재사용할 수 있도록 값이 저장된 메모리 공간에 result 라는 변수 이름을 붙인 것이다.

 

여기서 result는 변수명, 30은 변수값이라고 한다.

그리고 변수에 값을 저장하는 것을 할당 assignment (대입, 저장) 이라 하고, 변수에 저장된 값을 읽어들이는 것을 참조 reference라고 한다. 

 

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

위의 예시를 보면 result는 30이라는 값을 식별할 수 있었다. 이를 위해 식별자 result는 30이 저장된 메모리 주소를 기억해야한다. 즉, 식별자는 메모리 주소에 붙인 이름이라고 할 수 있다.

 

메모리 상에 존재하는 어떠한 값을 식별할 수 잇는 이름은 모두 식별자라고 부를 수 있다.

선언 declaration에 의해 자바스크립트 엔진에 식별자의 존재를 알린다.

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이제 변수 선언 variable declaration에 대해서 살펴보자.

 

변수 선언이란 변수를 생성하는 것을 말한다. 

값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보 allocate하고 변수 이름과 확보된 메모리 공간의 주소를 연결 name binding해서 값을 저장할 수 있게 준비하는 것이다. 변수 선언에 의해 확보된 메모리 공간은 확보가 해제release되기 전까지는 누구도 확보된 메모리 공간을 사용할 수 없도록 보호한다. 

 

선언할 때는 var, let ,const 키워드를 사용해서 한다.

 

var에는 스코프 관련된 부작용이 발생하는 이는 추후에 살펴보자. 

 

var score;

위의 코드를 실행했을 때의 메모리의 모습을 나타낸 것이다. 

변수 이름을 등록하고 값을 저장할 메모리 공간 0x000000f2를 확보한다. 변수를 선언안 후, 아직 변수에 값을 할당하지 않았으므로 선언에 의해 확보된 메모리 공간은 비었다고 생각할 수 있다. 하지만 자바스크립트 엔진은 여기에 undefined라는 값을 암묵적으로 할당한다. 

 

자바스크립트 엔진 변수 선언은 총 2단계로 이루어진다.

1. 선언 단계 : 변수 이름을 등록해서 자바스크립트 엔진에 변수의 존재를 알린다.

2. 초기화 단계 : 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고 암묵적으로 undefined를 할당해 초기화한다.

 

이 때 변수 이름은 자바스크립트 엔진 안에 실행 컨텍스트 execution context에 등록된다. 실행 컨텍스트에 대해서는 뒤에서 자세히 보자.

 

그래서 위의 코드를 예시로 다시 과정을 진행해나가보면 선언 단계를 통해 변수 이름 score를 등록하고, 초기화 단계를 통해 score 변수에 암묵적으로 undefined를 할당해 초기화한다.

 

초기화 initialization은 변수가 선언된 이후 최초로 값을 할당하는 것이다. var로 선언한 변수는 undefined로 암묵적인 초기화가 자동 수행된다. 만약 초기화 과정이 없다면 확보된 메모리 공간에 이전에 사용했던 값이 남아있을 수 있다. 이런 값을 쓰레기 값 garbage value라고 한다. 따라서 메모리 공간을 확보하고 값을 할당하지 않은 상태에서 변수 값을 참조하면 쓰레기 값이 나올 수 있는데 var 키워드는 암묵적으로 초기화를 수행하므로 이런 위험으로부터 안전하다. 

 

만약 선언되지 않은 식별자에 접근하게 되면 ReferenceError(참조 에러)가 발생한다.

이 ReferenceError는 값을 참조하려 했지만 자바스크립트 엔진에 등록된 식별자를 찾을 수 없을 때 발생한다.

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이번에는 변수 선언의 실행 시점과 변수 호이스팅에 대해서 알아보자. 

 

console.log(score);
var score;

 

자바스크립트는 인터프리터 언어이기 때문에 한줄씩 읽어나간다. 그러면 첫 줄에 console.log를 하려고 하는데 변수를 선언하기 전에 참조하려 했으므로 ReferenceError가 등장할 것만 같다. 하지만 실제로 결과를 출력해보면 undefined가 출력된다. 

 

그 이유는 변수 선언이 소스코드가 한줄씩 순차적으로 실행되는 시점인 런타임이 아니라 그 이전 단계에서 실행되기 때문이다. 

 

자바스크립트 엔진은 소스코드를 한 줄씩 순차적으로 실행하기에 앞서 소스코드의 평가 과정을 거치면서 소스코드를 실행할 준비를 한다. 이 평가과정에서 자바스크립트 엔진은 모든 선언문 (변수, 함수 선언문)을 소스코드에서 찾아내 먼저 실행하게 된다. 그러고 나서 평가과정이 끝나면 선언을 제외한 소스코드들이 한 줄씩 순차적으로 실행된다.

 

즉, 자바스크립트 엔진은 변수 선언이 소스코드에 어디에 있든 상관 없이 다른 코드보다 먼저 실행된다. 변수 선언이 어디에 있든지 상관없이 어디서든지 변수를 참조할 수 있다. 변수 선언이 런타임 이전에 먼저 실행되기 때문이다. 그래서 변수 선언문이 코드의 선두로 끌어올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특성을 바로 변수 호이스팅 variable hoisting이라고 한다.

 

이번에는 값의 할당에 대해서 살펴보자.

 

변수에 값을 할당할 때는 할당 연산자 = 를 사용한다. 

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

var score = 80; // 선언 + 할당 단축 표현

변수 선언은 런타임  이전에 먼저 실행되지만 값의 할당은 런타임에 실행된다.

 

console.log(score) // undefined
var score // 변수 선언
score=80  // 값의 할당
console.log(score) // 80

변수 선언 과정은 자바스크립트 엔진의 평가 과정에서 진행되고 이때 score라는 변수가 사용할 메모리 공간이 할당되고 이 때 undefined로 초기화된다. 그리고 런타임에서 값의 할당 과정이 이루어지는데 이 때 undefined된 메모리 공간을 지우고 그 공간에 값 80을 새롭게 저장하는 것이 아니라 새로운 메모리 공간을 확보하고 그곳에 할당 값 80을 저장한다. 그리고 그 새로운 메모리 공간의 주소가 score 변수에 저장된다. 

 

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이번에는 값의 재할당 과정에 대해서 살펴보자.

 

재할당이란 이미 값이 할당되어 있는 변수에 새로운 값을 또다시 할당하는 것을 말한다.

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

변수에 값을 재할당하면 score 변수의 값은 이전 값 80에서 재할당된 값 90으로 변경된다. 위에서 살펴본 것과 마찬가지로 새로운 메모리 공간을 확보하고 그 메모리 공간에 숫자 값 90을 저장한다.

 

그러면 undefined랑 80은 어떤 식별자와도 연결되어 있지 않으므로 필요가 없는 녀석들이다. 이런 불필요한 값들은 가비지 콜렉터에 의해 메모리에서 자동 해제 된다. 단, 언제 해제될지는 예측불가능하다.

 

※ 잠깐 가비지 콜렉터 garbage collector가 뭔지 살펴보자.

앱이 할당한 메모리 공간은 주기적으로 검사하여 사용되지 않는 메모리를 해제하는 기능이다. 사용되지 않는 메모리란 어떤 식별자도 참조하지 않는 메모리 공간이고 자바스크립트는 가비지 콜렉터를 내장하고 있는 매니지드 언어로서 가비지 콜렉터를 통해 메모리 누수 memory leak를 방지한다.

 

※ 그러면 여기서 언매니지드 언어와 매니지드 언어를 살펴보자.

프로그래밍 언어는 메모리 관리 방식에 따라 언매니지드 언어와 매니지드 언어로 분류할 수 있다. 

C언어 같은 언매니지드 언어는 개발자가 명시적으로 메모리를 할당하고 해제하기 위해 malloc, free 같은 low-level 메모리 제어 기능을 제공한다. 최적의 성능 확보할 수 있지만 치명적 오류가 발생될 가능성이 있다.

자바스크립트 같은 매니지드 언어는 메모리의 할당 및 해제를 위한 메모리 관리 기능을 언어가 담당하고 개발자의 직접적인 메모리 제어는 허용하지 않는다. 사용하지 않는 메모리의 해제는 가비지 콜렉터가 수행하게 된다. 따라서 개발자에 의존하는 부분이 상대적으로 작아져 어느정도 생산성을 확보할 수 있다는 장점이 있지만 성능에서의 손실은 감수해야한다.

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마지막으로 식별자 네이밍 규칙이다. 

 

앞에서도 언급했듯이 식별자는 어떤 값을 구별해서 식별해낼 수 있는 고유한 이름을 말한다. 식별자는 총 3가지 네이밍 규칙을 준수해야 한다.

1. 특수문자는 제외한다. (단, _ , $는 가능하다)

2. _ , $를 쓸 거라면 맨 앞에 사용해야하고, 맨 앞에 숫자는 오면 안된다.

3. 예약어 식별자는 사용 불가능하다. (ex. const let var...)

 

변수 이름은 변수의 존재 목적을 쉽게 이해할 수 있도록 의미를 명확하게 표현해야 한다. 

 

그리고 일반적인 자바스크립트 네이밍 컨벤션으로

1. 변수, 함수는 camelCase로 작성하고

2. 생성자 함수, 클래스는 PascalCase를 사용한다.