나는 아직 변수를 모른다

가은·2022년 8월 17일

숨참고 딥 다이브

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4장 변수

10 + 20 를 자바스크립트 엔진이 계산(평가evaluation)하려면 먼저 10,20,+ 기호(리터럴literal과 연산자operator)의 의미를 알고 있어야 하며, 10 + 20 이라는 식(표현식expression)의 의미도 해석(파싱parsing)할 수 있어야 한다.

컴퓨터는 CPU를 사용해 연산하고, 메모리를 사용해 데이터를 기억한다.
메모리memory는 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀memory cell의 집합체이다. 메모리 셀 하나의 크기는 1바이트(8비트)이며, 컴퓨터는 메모리 셀의 크기, 즉 1바이트 단위로 데이터를 저장하거나 읽어 들인다.

각 셀은 고유의 메모리 주소memory address를 가진다. 메모리 주소는 메모리 공간의 위치를 나타내며, 0부터 메모리의 크기만큼 정수로 표현된다.

연산을 마치고 연산 결과를 메모리에 저장해도 재사용할 때 문제가 생긴다. 연산 결과가 저장된 메모리 공간에 직접 접근하는 것 외엔 방법이 없기 때문이다. 메모리 주소를 통해 값에 직접 접근하는 것은 치명적 오류를 발생시킬 가능성이 높다. 접근을 하더라도 값이 저장될 메모리 주소는 코드가 실행될 때 메모리 상황에 따라 임의로 결정된다. 코드가 실행될 때 마다 다른 메모리 주소가 나온다는 것이다.

위와 같은 이유들로 프로그래밍 언어는 기억하고 싶은 값을 메모리에 저장하고, 저장된 값을 읽어 들여 재사용하기 위해 변수라는 매커니즘을 제공한다.

변수variable는 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름을 말한다.
간단하게, 값의 위치를 가리키는 상징적인 이름이다.

▪️ 변수는 프로그래밍 언어의 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 값이 저장된 메모리 공간 주소로 치환되어 실행된다. 그렇기 때문에 개발자가 안전하게 값에 접근할 수 있게 된다.

메모리 공간에 저장된 값을 식별할 수 있는 고유한 이름 : 변수 이름, 변수명
변수에 저장된 값 : 변수 값
변수에 값을 저장하는 것 : 할당assignment (대입, 저장)
변수에 저장된 값을 읽어 들이는 것 : 참조reference

변수 이름 중 어떤 값을 구별해서 식별할 수 있는 고유한 이름을 식별자identifier라고 한다.
값은 메모리 공간에 저장되어 있다. 따라서 식별자는 메모리 공간에 저장되어 있는 어떤 값을 구별해서 식별해내어야 한다. 그렇기 때문에 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있다.

✔️ 식별자라는 용어는 변수 뿐만 아니라 함수, 클래스 등에 쓰이는 이름 모두 해당한다. 메모리 상에 존재하는 어떤 값을 식별할 수 있는 이름은 모두 식별자라고 부른다.

식별자의 존재는 선언declaration에 의해 자바스크립트 엔진에 존재를 알린다.

변수 선언

변수 선언variable declaration이란 변수를 생성하는 것이다. 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고 변수 이름과 확보된 메모리 공간의 주소를 연결해서 값을 저장할 수 있게 준비한다.

▪️ 변수 선언 키워드에는 var, let, const 키워드를 사용한다.

❓ 키워드는 자바스크립트 코드를 해석하고 실행하는 자바스크립트 엔진이 수행할 동작을 규정한 일종의 명령어이다. 자바스크립트 엔진은 키워드를 만나면 자신이 수행해야 할 약속된 동작을 수행한다.

자바스크립트 엔진은 변수 선언을 2단계에 거쳐 수행한다.

선언 단계 : 변수 이름을 등록해서 자바스크립트 엔진에 변수의 존재를 알린다.
초기화 단계 : 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고 암묵적으로 undefined를 할당해 초기화 한다.

❓ undefined : 자바스크립트에서 제공하는 원시 타입의 값primitive value이다.

var 키워드를 사용한 변수 선언은 선언 단계와 초기화 단계가 동시에 진행된다. 변수 이름을 등록하고, 초기화 단계를 통해 변수에 암묵적으로 undefined를 할당해 초기화 한다.

⭐ 일반적으로 초기화initialization 이란 변수가 선언된 이후 최초로 값을 할당하는 것을 말한다.
var 키워드는 undefined로 암묵적인 초기화가 자동 수행되기 때문에 var 키워드로 선언한 변수는 값을 할당하지 않아도 undefined라는 값을 가지게 된다.

초기화 단계를 거치지 않으면 확보된 메모리 공간에는 이전에 사용했던 값이 남아 있을 수 있다.(쓰레기 값garbage value) 따라서 메모리 공간을 확보한 다음, 값을 할당하지 않은 상태에서 곧바로 변수 값을 참조하면 쓰레기 값이 나올 수 있다.

❓ ReferenceError(참조 에러) : 식별자를 통해 값을 참조하려 했지만 자바스크립트 엔진이 등록된 식별자를 찾을 수 없을 때 발생하는 에러이다.

변수 선언의 실행 시점과 변수 호이스팅

console.log(score);		// undefined

var score;

자바스크립트 코드는 인터프리터에 의해 한 줄씩 순차적으로 실행되므로 console.log 실행 시 참조 에러가 발생할 것 같지만 실제로는 undefined가 출력된다.

그 이유는 변수 선언이 소스코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점(런타임runtime)이 아니라 그 이전 단계에서 먼저 실행되기 때문이다.

자바스크립트 엔진은 소스코드를 순차적으로 실행하기에 앞서 먼저 평과 과정을 거친다. 이때 소스코드 실행을 위한 평가 과정에서 자바스크립트 엔진은 변수 선언을 포함한 모든 선언문을 소스코드에서 찾아내 먼저 실행한다. 평과 과정이 끝나야 비로소 선언을 포함한 모든 선언문을 제외하고 소스코드를 한 줄씩 순차적으로 실행한다.

즉, 변수 선언이 소스코드 어디에 있든 다른 코드보다 먼저 실행되기 때문에 위치와 상관없이 어디서든지 변수를 참조할 수 있다.

위 예제에서 undefined가 출력되는 것도 변수 선언이 런타임 이전 단계에서 먼저 실행되었다는 증거이다. 이처럼 변수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 ⭐변수 호이스팅variable hoisting⭐ 이라고 한다.

값의 할당

변수에 값을 할당assignment할 때는 할당 연산자 =를 사용한다.

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

변수 선언과 값의 할당을 하나의 문statement으로 단축해서 표현할 수 있다.

var score = 80;

⚠️ 이때 주의할 점은 변수 선언과 값의 할당 실행 시점이 다르다는 것이다.
변수 선언은 소스코드가 순차적으로 실행되는 시점인 런타임 이전(평과 과정)에 먼저 실행되지만 값의 할당은 소스코드가 순차적으로 실행되는 시점인 런타임에 실행된다.

값의 재할당

재할당이란 이미 값이 할당되어 있는 변수에 새로운 값을 또다시 할당하는 것이다.

var 키워드로 선언한 변수는 값을 재할당할 수 있다. 재할당은 현재 변수에 저장되어 있는 값을 버리고 새로운 값을 저장한다. var 키워드로 선언한 변수는 선언과 동시에 undefined로 초기화 되기 때문에 변수에 처음으로 값을 할당하는 것도 사실은 재할당이다.

만약 값을 재할당할 수 없어서 변수에 저장된 값을 변경할 수 없다면 변수가 아니라 상수constant라 한다. 단 한번만 할당할 수 있는 변수인 것이다.

var score = 80;
score = 90;

score 값은 처음에 undefined 였다가 80 이였다가 최종적으로 90이 된다.
이때 undefined와 80은 어떤 식별자와도 연결되어 있지 않기 때문에 더 이상 필요하지 않다는 것 의미가 되어 가비지 콜렉터에 의해 메모리에서 자동 해제된다.

❓ 가비지 콜렉터garbage collector
애플리케이션이 할당한 메모리 공간을 주기적으로 검사하여 더 이상 사용되지 않는 메모리를 해제하는 기능이다. 자바스크립트는 가비지 콜렉터를 내장하고 있는 매니지드 언어로서 메모리 누수를 방지한다.

❓ 매니지드 언어는 메모리의 할당 및 해제를 위한 메모리 관리 기능을 언어 차원에서 담당하고 개발자의 직접적인 메모리 제어를 허용하지 않는다. 즉, 개발자가 명시적으로 메모리를 할당하고 해제할 수 없다.
반대로 C언어 같은 언매니지드 언어는 개발자가 명시적으로 메모리를 할당하고 해제할 수 있는 메모리 제어 기능을 제공한다.