📋 모던 자바스크립트 Deep Dive | 19장 프로토타입 (1)

모던 자바스크립트 Deep Dive 도서의 19장을 정리하였습니다.

들어가며

자바스크립트는 프로토타입 기반의 객체지향 프로그래밍 언어이다. 자바스크립트를 이루고 있는 거의 모든 것이 객체이다.

19.1 객체지향 프로그래밍

프로그램을 명령어 또는 함수의 목록으로 보는 전통적인 명령형 프로그래밍의 절자척인 관점에서 벗어나 여러 개의 독립적 단위, 즉 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임을 말한다.

객체지향 프로그래밍은 실세계의 실체를 인식하는 철학적 사고를 프로그래밍에 접목하려는 시도에서 시작한다. 실체는 특징이나 성질을 나타내는 속성을 가지고 있고, 이를 통해 실체를 인식하거나 구별할 수 있다. 이런 속성들 중에서 프로그램에 필요한 속성을 간추려 내어 표현하는 것을 추상화라고 한다.

const person = {
  name: 'Lee',
  address: 'Seoul'
}

console.log(person); // {name:'Lee", address: 'Seoul'}

이처럼 속성을 통해 여러 개의 값을 하나의 단위로 구성한 복합적인 자료구조를 객체라 한다. 객체는 상태와 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶은 자료구조라고도 할 수 있다. 객체의 상태 데이터를 프로퍼티, 동작을 메서드라 부른다.

19.2 상속과 프로토타입

상속은 객체지향 프로그래밍의 핵심 개념으로, 어떤 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있다는 것을 말한다. 자바스크립트는 프로토타입을 기반으로 상속을 구현하여 불필요한 중복을 제거한다.

/// 예제 19-03
function Circle(radius){
  this.radius = radius;
  this.getArea = function () {
    return Math.PI * this.radius ** 2;
  }
}

const circle1 = new Circle(1);
const circle2 = new Circle(2);

console.log(circle1.getArea === circle2.getArea); // false

위의 생성자 함수에서 getArea 메서드는 모든 인스턴스가 동일한 내용의 메서드를 사용하므로 단 하나만 생성하여 모든 인스턴스가 공유해서 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 것을 프로토타입을 통해 불필요한 중복을 제거할 수 있다.

/// 예제 19-04
function Circle(radius){
  this.radius = radius;
}

// 프로토타입은 Circle 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있다.
Circle.prototype.getArea = function () {
  return Math.PI * this.radius ** 2;
}

const circle1 = new Circle(1);
const circle2 = new Circle(2);

console.log(circle1.getArea === circle2.getArea); // true

Circle 생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스는 자신의 프로토타입, 즉 상위(부모) 객체 역할을 하는 Circle.prototype의 모든 프로퍼티와 메서드를 상속받는다. 자신의 상태를 나타내는 radius 프고퍼티만 개별적으로 소유하고 내용이 동일한 메서드는 상속을 통해 공유하여 사용하는 것이다.

19.3 프로토타입 객체

객체지향의 프로그래밍 근간을 이루는 객체 간 상속을 구현하기 위해 사용된다. 모든 객체는 [[Prototype]] 이라는 내부 슬롯을 가지며, 이 내부 슬롯의 값은 프로토타입의 참조다(null인 경우도 있다). [[Prototype]]에 저장되는 프로토타입은 객체 생성 방식에 의해 결정된다. 즉, 객체가 생성될 때 객체 생성 방식에 따라 프로토타입이 결정되고 [[Prototype]]에 저장된다.

19.3.1 proto 접근자 프로퍼티

모든 객체는 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입, 즉 [[Prototype]] 내부 슬롯에 간접적으로 접근할 수 있다.

__proto__는 접근자 프로퍼티다.
__proto__는 getter/setter 함수라고 부르는 접근자 함수를 통해 프로토타입을 취득하거나 할당한다. 내부적으로 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하면 getter [[Get]]이 호출되고 새로운 프로토타입을 할당하면 setter 함수인 [[Set]]이 호출된다.

//예제 19-06
const obj = {}
const parent = { x: 1};

// getter 함수인 get __proto__ 가 호출되어 obj 객체의 프로토타입을 취득
obj.__proto__;
// setter 함수인 set __proto__ 가 호출되어 obj 객체의 프로토타입을 교체
obj.__proto__ = parent;

console.log(obj.x); //1

__proto__ 접근자 프로퍼티는 상속을 통해 사용된다.
__proto__ 접근자 프로퍼티는 객체가 집적 소유하는 프로퍼티가 아니라 Object.prototype의 프로퍼티다. 모든 객체는 상속을 통해 Object.prototype.__proto__ 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.

// 예제 19-07
const person = { name: 'Lee'};

// person rorcpsms __proto__ 프로퍼티를 소유하지 않는다. 
console.log(person.hasOwnProperty('__proto__')); //false

// 모든 객체는 상속을 통해 `Object.prototype.__proto__` 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.
console.log({}.__proto__ === Object.prototype); //true

__proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하는 이유
상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해서다.

// 예제 19-08
const parent = {};
const child = {};

// child의 프로토타입을 parent로 설정
child.__proto__ = parent;
// parent의 프로토타입을 child로 설정
parent.__proto__ = child; // TypeError: Cyclic __proto__ value

프로토타입 체인은 단방향 리스트로 구현되어야 한다. 즉, 프로퍼티 검색 방향이 한쪽 방향으로만 흘러가야 한다.
why? 순환 참조하는 프로토타입 체인이 만들어지면 프로토타입 체인 종점이 존재하지 않기 때문에 프로토타입 체인에서 프로퍼티를 검색할 때 무한 루프에 빠지기 때문에

__proto__ 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 직접 사용하는 것은 권장하지 않는다.
모든 객체가 __proto__ 접근자 프로퍼티를 사용하는 것은 아니기 때문에다. 직접 상속을 통해 Object.prototype을 상속받지 않는 객체를 생성할 수도 있기 때문에 __proto__ 접근자 프로퍼티를 사용할 수 없는 경우가 있다.

// 예제 19-09
// obj는 프로토타입 체인의 종점이다. 따라서 Object.__proto__를 상속받을 수 없다.
const obj = Object.create(null);
console.log(obj.__proto__); //undefined

// 따라서 __proto__보다 Object.getPrototypeOf 메서드를 사용하는 편이 좋다.
console.log(Obj.getPrototypeOf(obj)); // null

const obj2 = {};
const parent = { x: 1};

Object.getPrototypeOf(obj2); // obj2.__proto__;
Object.setPrototypeOf(obj2, parent); //obj2.__proto__ = parent;

19.3.2 함수 객체의 prototype 프로퍼티

함수 객체만이 소유하는 prototype프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로토타입을 가리킨다.

//예제 19-11
// 함수 객체는 prototype 프로퍼티를 소유
(function () {}).hasOwnProperty('prototype'); //true

// 일반 객체는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않는다.
(() {}).hasOwnProperty('prototype'); // false

생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수, 즉 non-constructor인 화살표 함수와 ES6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않으며 프로토타입도 생성하지 않는다.

모든 객체가 가지고 있는 __proto__ 접근자 프로퍼티와 함수 객체만이 가지고 있는 prototype 프로퍼티는 결국 동일한 프로토타입을 가리킨다.

// 예제 19-13
// 생성자 함수
function Person(name){
  this.name = name;
}
const me = new Person('Lee');

// 결국 Person.prototype과 me.__proto__는 결국 동일한 프로토타입을 가리킨다.
console.log(Person.prototype === me.__proto__); // true

19.3.3 프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

모든 프로토타입은 contructor 프로퍼티를 갖는다. 이 contructor 프로퍼티는 prototype 프로퍼티로 자신을 참조하고 있는 생성자 함수를 가리킨다.

// 예제 19-14
// 생성자 함수
function Person(name){
  this.name = name;
}
const me = new Person('Lee');
console.log(me.constructor === Person); // true

19.4 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입

리터럴 표기법에 의한 객체 생성 방식과 같이 명시적으로 new 연산자와 함께 생성자 함수를 호출하여 인스턴스를 생성하지 않는 객체 생성 방식도 있다.

// 예제 19-16 : 리터럴로 생성
// 객체 리터럴
const obj = {};

// 함수 리터럴
const add = function (a, b) { return a + b; };

// 배열 리터럴
const arr = [1, 2, 3];

// 정규표현식 리터럴
const regexp = /is/ig;

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 물론 프로토타입이 존재한다. 하지만 이런 객체는 constructor프로퍼티가 가리키는 생성자 함수가 반드시 객체를 생성한 함수라고 단정할 수 없다.

// obj 객체는 Object 생성자 함수로 생성한 객체가 아니라 객체 리터럴로 생성했다.
const obj = {};

// 하지만 obj 객체의 생성자 함수는 Object 생성자 함수다.
console.log(obj.constructor === Object); // true

결과적으로 리터럴로 생성한 객체와 생성자 함수로 생성한 객체의 constructor프로퍼티를 확인하면 동일해 보이지만 객체가 생성되는 방식은 다르다.

위에 사진에서 2번을 보면 생성자 함수에 인수를 전달하지 않거나 undefined, null을 인수로 전달하여 호출하면 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 Object.prototype을 프로토타입으로 갖는 빈 객체를 생성한다.

// 예제 19-18
// 1. new.target이 undefined나 Object가 아닌 경우
// 인스턴스 -> Foo.prototype -> Object.prototype 순으로 프로토타입 체인이 생성된다.
class Foo extends Object {}
new Foo(); // Foo {}

// 2. Object 생성자 함수에 의한 객체 생성
// Object 생성자 함수는 new 연산자와 함께 호출하지 않아도 new 연산자와 함께 호출한 것과 동일하게 동작한다.
// 인수가 전달되지 않았을 때 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 빈 객체를 생성한다.
let obj = new Object();
console.log(obj); // {}

// 3. 인수가 전달된 경우에는 인수를 객체로 변환한다.
// Number 객체 생성
obj = new Object(123);
console.log(obj); // Number {123}

// String  객체 생성
obj = new Object('123');
console.log(obj); // String {"123"}

객체 리터럴이 평가될 때에는 상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 빈 객체를 생성하고 프로퍼티를 추가하도록 정의되어 있다.

이처럼 Object 생성자 함수 호출과 객체 리터럴의 평가는 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 빈 객체를 생성하는 점에서 동일하나, new.target의 확인이나 프로퍼티를 추가하는 처리 등 세부 내용은 다르다.

따라서 객체 리터럴에 의해 생성된 객체는 Object생성자 함수가 생성한 객체가 아니다.

Ref

• 이웅모 저, ⌜모던 자바스크립트 Deep Dive⌟, 위키북스
• ECMAScript®