프로토타입

렐루·2023년 4월 18일
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자바스크립트는 명령령, 함수형, 프로포타입 기반 객체지향 프로그래밍을 지원하는 멀티 패러다임 프로그래밍 언어다.

클래스와 생성자 함수는 모두 프로토타입 기반의 인스턴스 생성, 정확히 동일하게 동작 안함
클래스는 프로토타입 기반 객체 생성의 새로운 메커니즘이다.

객체 지향 프로그래밍

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

실세계의 실체를 인식하려는 철학적 사고를 프로그래밍에 접목하려는 시도에서 시작
실제는 특징이나 성질을 나타내는 속성을 가지고 있고, 이를 통해 실체를 인식하거나 구별

다양한 속성 중에서 프로그램에 필요한 속성만 간추려 내어 표현하는 것을 추상화 라고 한다.

이름과 주소와 같은 속성으로 표현된 객체는 다른 객체와 구별하여 인식 가능.
속성을 통해 여러 개의 값을 하나의 단위로 구성한 복합적인 자료구조 => 객체
객체지향 프로그래밍은 독립적인 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 패러다임.

객체지향 프로그래밍은 객체의 상태를 나타내는 데이터와 상태 데이터를 조작할 수 있는 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶어 생각한다. 따라서 객체는 상태 데이터와 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶은 복합적인 자료구조

객체는 독립적이지만 관계성을 가질 수 있다.

상속과 프로토타입

상속 : 어떤 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있는 것.

동일한 생성자 함수에 의해 생성된 모든 인스턴스가 동일한 메서드를 중복 소유하는 것은 메모리를 불필요하게 낭비. 인스턴스를 생성할 때마다 메서드를 생성하므로 퍼포먼스에도 악영향.
프로토타입 기반 상속으로 불필요한 중복을 제거할 수 있다.

프로토타입 객체

프로토타입 객체는 객체지향 프로그래밍의 근간을 이루는 객체 간 상속을 구현하기 위해 사용된다.
프로토타입은 어떤 객체의 상위 객체의 역할을 하는 객체로서 다른 객체에 공유 프로퍼티를 제공한다.
프로토타입 상속받는 하위 객체는 상위 객체의 프로퍼티를 자신의 프로퍼티처럼 자유롭게 사용 가능.

모든 객체는 [[Prototype]] 이라는 내부 슬롯을 가진다. 이 내부 슬롯의 값은 프로토타입의 참조다.
[[Prototype]]에 저장되는 프로토타입은 객체 생성 방식에 의해 결정된다.

모든 객체는 하나의 프로토타입을 갖는다. 그리고 모든 프로토타입은 생성자 함수와 연결되어 있다.
즉 객체와 프로토타입과 생성자 함수는 연결되어 있다.

proto 는 접근자 프로퍼티다.

내부 슬롯은 프로퍼티가 아니다.
자바스크립트는 원칙적으로 내부 슬롯과 내부 메서드에 직접 접근과 호출 방법을 제공하지 않는다.
하지만 일부 메서드에 한하여 간접적으로 접근할 수 있는 수단을 제공하기도 한다.

[[Prototype]] 내부 슬롯에는 proto 접근자 프로퍼티를 통해 간접적으로 접근할 수 있다.
즉 프로토타입에 간접 접근이 가능하다.

proto 는 getter/setter 함수라고 부르는 접근자 함수([[Get]], [[Set]] 프로퍼티 어트리뷰트에 할당된 함수)를 통해 [[Prototype]] 내부 슬롯의 값, 즉 프로토타입을 취득하거나 할당한다.

proto 접근자 프로퍼티는 상속을 통해 사용된다.

proto 접근자 프로퍼티는 객체가 직접 소유하는 프로퍼티가 아니라 Object.prototype 의 프로퍼티다.
모든 객체는 상속을 통해 Object.prototype.proto 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.

proto 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하는 이유

[[Prototype]] 내부 슬롯의 값, 즉 프로토타입에 접근하기 위해 접근자 프로퍼티를 사용하는 이유는
상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해서

프로토타입 체인은 단방향 링크드 리스트로 구현되야 한다.
프로퍼티 검색 방향이 한쪽 방향으로만 흘러가야 한다. 순환 참조하는 프로토타입이 체인이 만들어지면 프로토타입 체인 종점이 존재하지 않기 때문에 프로토타입 체인에서 프로퍼티를 검색할 때 무한 루프에 빠진다.

함수 객체의 prototype 프로퍼티

함수 객체만이 소유하는 prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로토타입을 가리킨다.

모든 객체가 가지고 있는, 엄밀히 말하면 Object.prototype 으로부터 상속받은 proto 접근자 프로퍼티와 함수 객체만이 가지고 있는 prototype 프로퍼티는 결국 동일한 프로토타입을 가리킨다.

proto 접근자 프로퍼티 : 객체가 자신의 프르포토타입에 접근 또는 교체하기 위해 사용
prototype 프로퍼티 : 생성자 함수가 자신이 생성할 객체의 프로토타입을 할당하기 위해 사용

프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

모든 프로토타입은 constructor 프로퍼티를 갖는다.
이 constructor 프로퍼티는 prototype 프로퍼티로 자신을 참조하고 있는 생성자 함수를 가리킨다.
이 연결은 생성자 함수가 생성될 때, 즉 함수 객체가 생성될 때 이뤄진다.

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입

생성자 함수에 의해 생성된 인스턴스는 프로토타입의 constructor 프로퍼티에 의해 생성자 함수와 연결된다.


### 프로토타입의 생성 시점 프로토타입은 생성자 함수가 생성되는 시점에 더불어 생성된다. 프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재

생성자 함수는 사용자가 직접 정의한 사용자 정의 생성자 함수와 자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 생성자 함수로 구분할 수 있다.

사용자 정의 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수, 즉 constructor는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다.
생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수는 프로토타입이 생성되지 않는다.
생성된 프로토타입은 오직 constructor 프로퍼티만 갖는 객체다.
프로토타입도 객체이고 모든 객체는 프로토타입을 가지므로 프로토타입도 자신의 프로토타입을 갖는다.
생성된 프로토타입의 프로토타입은 Object.prototype이다.


### 빌트인 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점 빌트인 생성자 함수도 일반 함수와 마찬가지로 빌트인 생성자 함수가 생성되는 시점에 프로토타입이 생성된다. 모든 빌트인 생성자 함수는 전역 객체가 생성되는 시점에 생성된다. 생성된 프로토타입은 빌트인 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩된다.

(전역객체 : 전역 객체는 코드가 실행되기 이전 단계에 자바스크립트 엔진에 의해 생성되는 특수한 객체다.
전역 객체는 클라이언트 사이드 환경에서 window, 서버 사이드 환경에서는 global 객체를 의미한다.

표준 빌트인 객체인 Object도 전역 객체의 프로퍼티이며, 전역 객체가 생성되는 시점에 생성된다.

객체가 생성되기 이전에 생성자 함수와 프로토타입은 이미 객체화되어 존재한다.
이후 생성자 함수 또는 리터럴 표기법으로 객체를 생성하면 프로토타입은 생성된 객체의 내부 슬롯에 할당된다.
이로써 생성된 객체는 프로토타입을 상속받는다.

객체 생성 방식과 프로토타입의 결정

객체는 다음과 깉이 다앙한 생성 방법이 있다.
1.객체 리터럴
2.Object 생성자 함수
3.생성자 함수
4.Object.create 메서드
5.클래스

위의 방법은 추상 연산에 의해 생성된다는 공통점이 있다.

추상 연산은 필수적으로 자신이 생성할 객체의 프로토타입을 인수로 전달받는다.
그리고 자신이 생성할 객체에 추가할 프로퍼티 목록을 옵션으로 전달할 수 있다.
추상 연산은 빈 객체를 생성한 후, 객체에 추가할 프로퍼티 목록이 인수로 전달된 경우 프로퍼티를 객체에 추가한다.
그리고 인수로 전달받은 프로토타입을 자신이 생성한 객체의 [[Prototype]] 내부 슬롯에 할당한 다음, 생성한 객체를 반환한다.
즉 프로토타입은 추상 연산에 전달되는 인수에 의해 결정된다.
이 인수는 객체가 생성되는 시점에 객체 생성 방식에 의해 결정된다.

프로토타입 체인

자바스크립트는 객체의 프로퍼티(메서드 포함)에 접근하려고 할 때 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 [[Prototype]] 내부 슬롯의 참조를 따라 자신의 부모 역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다.

프로퍼티입 체인은 상속과 프로퍼티 검색을 위한 메커니즘
스코프 체인은 식별자 검색을 위한 메커니즘
스코프 체인과 프로토타입 체인은 서로 연관없이 별도로 동작하는 것이 아니라 서로 협력하여 식별자와 프로퍼티를 검색하는 데 사용.

오버라이딩
:상위 클래스가 가지고 있는 메서드를 하위 클래스가 재정의하여 사용하는 방식.

오버로딩
: 함수의 이름은 동일하지만 매개변수의 타입 또는 개수가 다른 메서드를 구현하고 매개변수에 의해 메서드를 구별하여 호출하는 방식. 자바스크립트는 오버로딩을 지원하지 않지만 arguments 객체를 사용하여 구현.

하위 객체를 통해 프로토타입에 get 엑세스는 허용되나 set 엑세스는 허용되지 않는다.

프로토타입 프로퍼티를 변경 또는 삭제하려면 하위 객체를 통해 프로토타입 체인으로 접근하는 것이 아니라 프로토타입에 직접 접근해야 한다.

instance of 연산자

instance of 연산자는 이항 연산자로서 좌변에 객체를 가리키는 식별자, 우변에 생성자 함수를 가리키닌 식별자를 피연산자로 받는다.

직접 상속

Object.create 메서드는 명시적으로 프로토타입을 지정하여 새로운 객체를 생성한다.
다른 객체와 마찬가지로 추상연산 OrdinaryObjectCreate 를 호출한다.

Object.create 메서드는 첫 번째 매개변수에 전달한 객체의 프로토타입 체인에 속하는 객체를 생성한다.
객체를 생성하면서 직접적으로 상속을 구현
1. new 연산자 없이도 객체를 생성할 수 있다.
2. 프로토타입을 지정하면서 객체를 생성할 수 있다.
3. 객체 리터럴에 의해 생성된 객체도 상속받을 수 있다.

Object.prototype의 빌트인 메서드는 모든 객체의 프로토타입 체인의 종점, 즉 Object.prototype 의 메서드이므로 모든 객체가 상속받아 호출할 수 있다.
그러나 Object.prototype의 빌트인 메서드를 객체가 직접 호출하는 것을 권장하지 않는다.
이유는 Object.create 메서드를 통해 프로토타입 체인의 종점에 위치하는 객체를 생성할 수 있기 때문이다.
프로토타입 체인의 종점에 위치하는 객체는 Object.prototype의 빌트인 메서드를 사용할 수 없다.

객체 리터럴 내부에서 proto 에 의한 직접 상속

Object.create 메서드에 직접 상속은 여러 장점들이 있지만 단점으로는 두 번째 인자로 프로퍼티를 직접 정의하는 번거로움이 있다.
일단 객체를 생성한 이후 프로퍼티를 추가하는 방법도 있으나 이 또한 깔끔한 방법은 아니다.
객체 리터럴 내부에서 proto 접근자 프로퍼티를 사용해 직접 상속을 구현할 수 있다.

const myProto = {
	x : 1,
    y : 10,
}
const obj = {
	z : 20,
  	__proto__ : myProto,
}
// 위 코드는 Object.create 메서드로 정의한 것과 동일

정적 프로퍼티/메서드

정적 프로퍼티/메서드는 생성자 함수로 인스턴스를 생성하지 않아도 참조/호출할 수 있는 프로퍼티/메서드 를 말한다.
생성자 함수는 객체이므로 자신의 프로퍼티/메서드를 소유할 수 있다.
생성자 함수 객체가 소유한 프로퍼티/메서드를 정적 프로퍼티/메서드라고 한다.
정적 프로퍼티/메서드는 생성자 함수가 생성한 인스턴스로 참조/호출할 수 없다.

생성자 함수가 생성한 인스턴스는 자신의 프로포타입 체인에 속한 객체의 프로퍼티/메서드에 접근할 수 있다.
하지만 정적 프로퍼티/메서드는 인스턴스의 프로토타입 체인에 속한 객체의 프로퍼티/메서드가 아니므로 인스턴스로 접근할 수 없다.

Object.create 메서드는 object 생성자 함수의 정적 메서드다.
따라서 Object.create 메서드는 인스턴스, 즉 Object 생성자 함수가 생성한 객체로 호풀할 수 없다.

만약 인스턴스/프로토타입 메서드 내에서 this 를 사용하지 않는다면 그 메서드는 정적 메서드로 변경할 수 있다.
인스턴스가 호출한 인스턴스/프로토타입 메서드 내에서 this는 인스턴스를 가리킨다.
메서드 내에서 인스턴스를 참조할 필요가 없다면 정적 메서드로 변경하여도 동작한다.
프로토타입 매서드를 호출하려면 인스턴스를 생성해야 하지만 정적 메서드는 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있다.

프로퍼티 존재 확인

1. in 연산자
in 연산자는 확인 대상 객체의 프로퍼티뿐만 아니라 확인 대상 객체가 상속받은 모든 프로토타입의 프로퍼티를 확인하므로 주의가 필요
in 연산자는 객체가 속한 프로토타입 체인 상에 존재하는 모든 프로토타입에서 프로퍼티를 검색하기 때문

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