모던 자바스크립트 Deep Dive - 14

JA_X·2023년 6월 23일
JavaScriptdeep dive
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Deep Dive 개인 공부

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14/43

17장 생성자 함수에 의한 객체

객체를 생성하는 여러가지 방법들이 있다. 이번 장에서는 다양한 객체 생성 방식 중에서 생성자 함수를 사용하여 객체를 생성하는 방식에 대해 알아보자.

  • 객체 생성 방식
  1. 객체 리터럴
  2. 생성자 함수 👈
  3. Object 생성자 함수 👈
  4. Object.create 메서드
  5. 클래스(ES6)

17.1 Object 생성자 함수

new 연산자와 함께 Object 생성자 함수를 호출하면 빈 객체를 생성하여 반환한다.
빈 객체를 생성한 이후 프로퍼티 또는 메서드를 추가하여 객체를 완성할 수 있다.
(new 연산자 + Object 생성자 함수 호출 => 빈 객체 생성)

// 빈 객체의 생성
const person = new Object();

// 프로퍼티 추가
person.name = 'Lee';
person.sayHello = function () {
  console.log('Hi! My name is ' + this.name);
};

console.log(person); // {name: "Lee", sayHello: ƒ}
person.sayHello(); // Hi! My name is Lee

생성자 함수(constructor)란 new 연산자와 함께 호출하여 객체(인스턴스)를 생성하는 함수를 말한다.
생성자 함수에 의해 생성된 객체를 인스턴스(instance)라고 한다.
자바스크립트는 Object 생성자 함수 이외에도 String Number Boolean Function Array Date RegExp Promise 등의 빌트인(built-in) 생성자 함수를 제공한다.

// String 생성자 함수에 의한 String 객체 생성
const strObj = new String('Lee');
console.log(typeof strObj); // object
console.log(strObj);        // String {"Lee"}

// Number 생성자 함수에 의한 Number 객체 생성
const numObj = new Number(123);
console.log(typeof numObj); // object
console.log(numObj);        // Number {123}

// Boolean 생성자 함수에 의한 Boolean 객체 생성
const boolObj= new Boolean(true);
console.log(typeof boolObj); // object
console.log(boolObj);        // Boolean {true}

// Function 생성자 함수에 의한 Function 객체(함수) 생성
// 권장하지 않음
const func = new Function('x', 'return x * x');
console.log(typeof func); // function
console.dir(func);        // ƒ anonymous(x)

// Array 생성자 함수에 의한 Array 객체(배열) 생성
const arr = new Array(1, 2, 3);
console.log(typeof arr); // object
console.log(arr);        // [1, 2, 3]

// RegExp 생성자 함수에 의한 RegExp 객체(정규 표현식) 생성
const regExp = new RegExp(/ab+c/i);
console.log(typeof regExp); // object
console.log(regExp);        // /ab+c/i

// Date 생성자 함수에 의한 Date 객체 생성
const date = new Date();
console.log(typeof date); // object
console.log(date);        // Mon May 04 2020 08:36:33 GMT+0900 (대한민국 표준시)

17.2 생성자 함수

17.2.1 객체 리터럴에 의한 객체 생성 방식의 문제점

객체 리터럴에 의한 객체 생성 방식은 직관적이고 간편하다. 하지만 객체 리터럴에 의한 객체 생성 방식은 단 하나의 객체만 생성한다.
따라서, 동일한 프로퍼티를 갖는 객체를 여러 개 생성해야 하는 경우 매번 같은 프로퍼티를 기술해야 하기 때문에 비효율 적이다.

  • 객체 리터럴 방식 단점
  1. 단 한개의 객체만 생성
  2. 동일한 프로퍼티를 갖는 객체를 여러 개 생성할 경우 비효율적이다
const circle1 = {
  radius: 5,
  // 메서드 축약 표현
  getDiameter() {
    return 2 * this.radius;
  }
};

console.log(circle1.getDiameter()); // 10

const circle2 = {
  radius: 10,
  getDiameter() {
    return 2 * this.radius;
  }
};

console.log(circle2.getDiameter()); // 20

// 객체 리터럴 방식은 직관적인 장점이 있지만,
// radios 값에 따라 매번 같은 내용의 객체를 기술해야하므로 효율적이지 않다.

17.2.2 생성자 함수에 의한 객체 생성 방식의 장점

생성자 함수에 의한 객체 생성 방식은 마치 객체(인스턴스)를 생성하기 위한 템플릿(클래스)처럼 생성자 함수를 이용하여 프로퍼티 구조가 동일한 객체 여러 개를 간편하게 생성할 수 있다.

// 생성자 함수
// 생성자 함수로 쓰일 함수의 이름은 개발자들 간의 암묵적 규칙으로 첫 글자를 대문자로 작명한다.
function Circle(radius) {
  // 생성자 함수 내부의 this는 생성자 함수가 생성할 인스턴스를 가리킨다.
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
}

// 인스턴스의 생성
const circle1 = new Circle(5);  // 반지름이 5인 Circle 객체를 생성
const circle2 = new Circle(10); // 반지름이 10인 Circle 객체를 생성

console.log(circle1.getDiameter()); // 10
console.log(circle2.getDiameter()); // 20

💬 this
this는 이후 22장에서 자세히 다룰 예정이지만, 간단하게 짚고 넘어가 보자
this는 객체 자신의 프로퍼티나 메서드를 참조하기 위한 자기 참조 변수(self=referencing variable)이다.
this가 가리키는 값, 즉 this 바인딩은 함수 호출 방식에 따라 동적으로 결정된다.

함수 호출 방식this가 가리키는 값(this 바인딩)
일반 함수로서 호출전역 객체
메서드로서 호출메서드를 호출한 객체(마침표 앞의 객체)
생성자 함수로서 호출생성자 함수가 (미래에)생성할 인스턴스
// 일반적인 함수로서 호출
function foo() {
  console.log(this);
}

// 전역 객체는 브라우저 환경에서는 window, Node.js 환경에서는 global을 가리킨다.
foo(); // window

// 중첩함수(내부함수)도 전역객체를 바라본다.
function outerFunction() {
  console.log(this); // 전역 객체를 출력합니다.

  function innerFunction() {
    console.log(this); // 전역 객체를 출력합니다.
  }

  innerFunction(); // innerFunction은 일반 함수로 호출되고, 내부의 this는 전역 객체를 참조합니다.
}

outerFunction();
// 메서드로서 호출
const obj = { foo }; // ES6 프로퍼티 축약 표현
// const obj = { foo: function foo(){ console.log(this) }

// 메서드를 호출한 객체(마침표 앞의 객체인 obj를 바라본다)
obj.foo(); // obj

// 그렇다면 메서드 내부에서 정의된 함수를 일반함수로 호출하면 어떻게 될까?
// myMethod 메서드를 호출하면 myMethod는 obj를 바라보지만 
// innerFunction은 일반함수로 호출되었으므로 전역객체를 바라본다!

var obj = {
  name: 'John',
  myMethod: function() {
    console.log(this); // obj 객체를 출력합니다.

    function innerFunction() {
      console.log(this); // 전역 객체를 출력합니다.
    }

    innerFunction(); // innerFunction은 일반 함수로 호출되며, 내부의 this는 전역 객체를 참조
  }
};

obj.myMethod();


// 그럼 조금만 더 생각해서 만약 메서드 내부의 innerFunction에서도 obj 객체를 참조하고 싶다면, 
// 다음과 같이 this를 변수에 할당하여 사용하거나, 화살표 함수를 사용하여 this를 상속하도록 만들 수 있다.

// 1. this를 변수에 할당하여 사용하기:
var obj = {
  name: 'John',
  myMethod: function() {
    console.log(this); // obj 객체를 출력합니다.

    var self = this; // this를 변수에 할당합니다.

    function innerFunction() {
      console.log(self); // obj 객체를 출력합니다.
    }

    innerFunction(); // innerFunction 내부에서 self를 사용하여 obj 객체를 참조
  }
};

obj.myMethod();

// 2. 화살표 함수를 사용하여 this 상속하기:
var obj = {
  name: 'John',
  myMethod: function() {
    console.log(this); // obj 객체를 출력합니다.

    var innerFunction = () => {
      console.log(this); // obj 객체를 출력합니다.
    }

    innerFunction(); // innerFunction은 화살표 함수로 정의되어 this를 상속하여 obj 객체를 참조
  }
};

obj.myMethod();
// 생성자 함수로서 호출
// this가 생성된 인스턴스(inst)를 바라본다.
const inst = new foo(); // inst

그럼 다시 생성자 함수 관련 내용으로 돌아와 보자

생성자 함수는 이름 그대로 객체(인스턴스)를 생성하는 함수다. 하지만 다른 프로그래밍 언어와는 다르게
그 형식이 정해져 있는 것이 아니다.
즉, 일반 함수도 new 연산자와 함께 호출하면 해당 함수는 생성자 함수로 동작한다.
반대로 말하면 생성자 함수도 new 연산자 없이 일반 함수처럼 호출할 수 있다. 하지만 이럴 경우 생성자 함수를 만든 의도와는 다르게 실행될 것이다.

function Circle(radius) {
  // 생성자 함수 내부의 this는 생성자 함수가 생성할 인스턴스를 가리킨다.
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
}

// new 연산자와 함께 호출하지 않으면 생성자 함수로 동작하지 않는다.
// 즉, 일반 함수로서 호출된다.
const circle3 = Circle(15);

// 일반 함수로서 호출된 Circle은 반환문이 없으므로 암묵적으로 undefined를 반환한다.
console.log(circle3); // undefined

// 일반 함수로서 호출된 Circle내의 this는 전역 객체를 가리킨다.
console.log(radius); // 15


// 생성자 함수를 일반함수로 호출 했을 때 this는 전역객체를 바라본다.
// 생성자 함수는 return 문이 없이 때문에 circle3 함수를 호출하면 undefined가 나오게 된다.
// radius를 참조하게 되면 15가 나오는 이유는 this.radius = radius 부분 때문이다.
// 전역객체에 radius 라는 프로퍼티 키와 값 15를 할당한 것처럼 동작하기 때문에
// radius(식별자)는 15라는 값을 가지는 전역변수가 되어버린다.

17.2.3 생성자 함수의 인스턴스 생성 과정

  • 생성자 함수가 인스턴스를 생성하는 과정
  1. 인스턴스 생성과 this 바인딩
  2. 인스턴스 초기화
  3. 인스턴스 반환
  • 생성자 함수는 인스턴스 생성 과정에서 크게 2가지 역할을 한다.
  1. 인스턴스 생성(필수)
  2. 생성된 인스턴스 초기화(옵션)

생성자 함수의 함수 몸체에서 수행해야 하는 것이 무엇일까?
생성자 함수의 역할을 프로퍼티 구조가 동일한 인스턴스를 생성하기 위한 템플릿(클래스)으로서 동작하여 인스턴스를 생성하는 것과 생성된 인스턴스를 초기화(인스턴스 프로퍼티 추가 및 초기값 할당)하는 것이다.
생서자 함수가 인스턴스를 생성하는 것은 필수이고, 생성된 인스턴스를 초기화는 것은 옵션이다.

// 생성자 함수
function Circle(radius) {
  // 인스턴스 초기화
  // 생성될 인스턴스의 기본 틀을 잡아 놓는다고 생각하자
  // 매개변수에 인수만 받으면 되는 상태이다
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
}

// 인스턴스 생성
const circle1 = new Circle(5);  // 반지름이 5인 Circle 객체를 생성

생성자 함수 내부의 코드를 보면 자체적으로 인스턴스를 생성하고 반환하는 코드는 보이지 않는다.
(return 문이 없다)
이는 자바스크립트 엔진은 암묵적인 처리를 통해 인스턴스를 생성하고 반환하기 때문이다.
new 연산자와 함께 생성자 함수를 호출하면 자바스크립트 엔진은 다음과 같은 과정을 거쳐 암묵적으로 인스턴스를 생성하고 초기화한 후 인스턴스를 반환한다.

  1. 인스턴스 생성과 this 바인딩
    암묵적으로 빈 객체가 생성된다. 이 빈 객체가 바로(완성되진 않았지만) 생성자 함수가 생성한 인스턴스다. 그리고 암묵적으로 생성된 빈 객체, 즉 this는 인스턴스에 바인딩된다.

  2. 인스턴스 초기화
    생성자 함수에 기술되어 있는 코드가 한 줄씩 실행되어 this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
    즉, this에 바인딩되어 있는 인스턴스에 프로퍼티나 메서드를 추가하고 생성자 함수가 인수로 전달받은 초기값을 인스턴스 프로퍼티에 할당하여 초기화하거나 고정값을 할당한다.

  3. 생성자 함수 내부의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.

function Circle(radius) {
  // 1. 암묵적으로 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.
  // 이는 런타임 이전(생성자 함수 호출 이전)에 실행된다.
  // console.log(this); // Circle {}
  
  // 2. this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };

  // 3. 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다
}

// 인스턴스 생성. Circle 생성자 함수는 암묵적으로 this를 반환한다.
const circle = new Circle(1);
console.log(circle); // Circle {radius: 1, getDiameter: ƒ}

만약 this가 아닌 다른 객체를 명시적으로 반환하면 this가 반환되지 못하고 return 문에 명시한 객체가 반환된다.

function Circle(radius) {
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
  // 명시적으로 객체를 반환하면 암묵적인 this 반환이 무시된다.
  // 객체 외에 다른 참조형 데이터일 경우에도 this 반환이 무시된다.(예를 들어 함수정도)
  return {};
}

// 인스턴스 생성. Circle 생성자 함수는 명시적으로 반환한 객체를 반환한다.
const circle = new Circle(1);
console.log(circle); // {}

하지만 명시적으로 원시 값을 반환하면 원시 값 반환은 무시되고 암묵적으로 this가 반환된다.

function Circle(radius) {
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
  // 명시적으로 원시값을 반환하면 원시값 반환은 무시되고 암묵적으로 this가 반환된다.
  return 100;
}

// 인스턴스 생성. Circle 생성자 함수는 명시적으로 반환한 객체를 반환한다.
const circle = new Circle(1);
console.log(circle); // Circle {radius: 1, getDiameter: ƒ}

이처럼 생성자 함수 내부에서 명시적으로 this가 아닌 다른 값을 반환하는 것은 생성자 함수의 기본 동작을 훼손한다. 따라서 생성자 함수 내부에서 return 문을 반드시 생략해야 한다.

17.2.4 내부 메서드 [[Call] 과 [[Construct]]

함수 선언문 또는 함수 표현식으로 정의한 함수는 일반 함수로서 호출할 수 있는 것은 물론 생성자 함수로서 호출할 수 있다.(new 연산자를 사용한다면)
함수는 객체이므로 일반 객체와 동일하게 동작할 수 있다. 함수 객체는 일반 객체가 가지고 있는 내부 슬롯과 내부 메서드를 모두 가지고 있기 때문이다.

// 함수는 객체다.
function foo() {}

// 함수는 객체이므로 프로퍼티를 소유할 수 있다.
foo.prop = 10;

// 함수는 객체이므로 메서드를 소유할 수 있다.
foo.method = function () {
  console.log(this.prop);
};

console.log(foo.prop); // 10

foo.method(); // 10

하지만 일반 객체와 함수 객체는 다른 점이 있다. 일반 객체는 호출할 수 없지만 함수는 호출할 수 있다는 것이다.
함수 객체는 일반 객체가 가지고 있는 내부 슬롯과 내부 메서드는 물론, 함수로서 동작하기 위해 함수 객체만을 위한 [[Environment]], [[FormalParameters]] 등의 내부 슬롯과 [[Call]], [[Constructor]] 같은 내부 메서드를 추가로 가지고 있다.

함수가 일반 함수로서 호출되면 함수 객체의 내부 메서드 [[Call]]이 호출되고
new 연산자와 함께 생성자 함수로서 호출되면 내부 메서드 [[Construct]]가 호출된다.

function foo() {}

// 일반적인 함수로서 호출: [[Call]]이 호출된다.
foo();

// 생성자 함수로서 호출: [[Construct]]가 호출된다.
new foo();

[[Call]] 내부 메서드를 갖는 함수 객체를 callable 이라고 하며, [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 함수 객체를 constructor, [[Construct]]를 갖지 않는 함수 객체를 non-constructor라 부른다.

호출할 수 없는 객체는 함수 객체가 아니므로 함수로서 기능하는 객체, 즉 함수 객체는 반드시 callable 이다.
결론적으로, 함수 객체는 callable 이면서 constructor 이거나 callable 이면서 non-contructor 다.
즉, 모든 함수 객체는 호출할 수 있지만 모든 함수 객체를 생성자 함수로서 호출할 수 있다는 것은 아니다.

17.2.5 constructor 와 non-constructor 의 구분

자바스크립트 엔진은 함수 정의 방식에 따라 함수를 constructor 와 non-constructor 로 구분한다.
(생성자 함수와 생성자 함수가 아닌 함수를 자바스크립트는 어떻게 구분하는가?)

자바스크립트 엔진은 함수 정의 방식에 따라 구분한다.

  • constructor : 함수 선언문, 함수 표현식, 클래스
  • non-constructor : 메서드(ES6 메서드 축약 표현), 화살표 함수
// 일반 함수 정의: 함수 선언문, 함수 표현식
function foo() {}
const bar = function () {};
// 프로퍼티 x의 값으로 할당된 것은 일반 함수로 정의된 함수다. 이는 메서드로 인정하지 않는다.
// ES6 이후로 메서드 축약표현만을 메서드로 인정하게 되었다.
const baz = {
  x: function () {}
};

// 일반 함수로 정의된 함수만이 constructor이다.
new foo();   // -> foo {}
new bar();   // -> bar {}
new baz.x(); // -> x {}

// 화살표 함수 정의
const arrow = () => {};

new arrow(); // TypeError: arrow is not a constructor

// 메서드 정의: ES6의 메서드 축약 표현만을 메서드로 인정한다.
const obj = {
  x() {}
};

new obj.x(); // TypeError: obj.x is not a constructor

여기서 주의할 것은 생성자 함수로서 호출될 것을 기대하고 정의하지 않은 일반 함수(callable 이면서 constructor)에 new 연산자를 붙여서 호출하면 생성자 함수처럼 동작할 수 있다는 것이다.
(생성자 함수로 의도하지 않고 정의한 일반 함수를 new 연산자를 붙여 호출하면 생성자 함수로 동작하므로 의도치 않은 결과가 발생할 수 있음)

17.2.6 new 연산자

일반 함수와 생성자 함수에 특별한 형식적인 차이는 없다. new 연산자와 함께 함수를 호출하면 해당 함수는 생성자 함수로서 정의하지 않았다 하더라도 생성자 함수로 동작한다는 뜻이다.

// 생성자 함수로서 정의하지 않은 일반 함수
function add(x, y) {
  return x + y;
}

// 생성자 함수로서 정의하지 않은 일반 함수를 new 연산자와 함께 호출
let inst = new add();

// 함수가 객체를 반환하지 않았으므로 반환문이 무시된다. 따라서 빈 객체가 생성되어 반환된다.
console.log(inst); // {}

// 객체를 반환하는 일반 함수
function createUser(name, role) {
  // ES6 단축 속성명
  // { name: name, role: role }
  return { name, role };
}

// 일반 함수를 new 연산자와 함께 호출
inst = new createUser('Lee', 'admin');
// 함수가 생성한 객체를 반환한다.
console.log(inst); // {name: "Lee", role: "admin"}

반대로 new 연산자 없이 생성자 함수를 호출하면 일반 함수로 호출된다.

// 생성자 함수
function Circle(radius) {
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
}

// new 연산자 없이 생성자 함수 호출하면 일반 함수로서 호출된다.
const circle = Circle(5);
console.log(circle); // undefined

// 일반 함수 내부의 this는 전역 객체 window를 가리킨다.
console.log(radius); // 5
console.log(getDiameter()); // 10

circle.getDiameter();
// TypeError: Cannot read property 'getDiameter' of undefined

17.2.7 new.target

생성자 함수가 new 연산자 없이 호출되면 의도치 않은 방식으로 동작하게 된다. 이러한 위험성을 피하기 위해 ES6 에서는 new.target 을 지원한다.

생성자 함수 내부에서 new.target 을 사용하면 new 연산자와 함께 생성자 함수로 호출되었는지 확인할 수 있다.

new 연산자와 함께 생성자 함수로서 호출되면 함수 내부의 new.target은 함수 자신을 가리킨다. new 연산자가 없이 일반 함수로서 호출된 함수 내부의 new.target 은 undefined 다.

아래 예제는 함수 내부에서 new.target 을 사용하여 new 연산자와 생성자 함수로서 호출됐는지 확인하고, 그렇지 않은 경우 new 연산자와 함께 재귀 호출을 통해 생성자 함수로서 호출할 수 있다. 

// 생성자 함수
function Circle(radius) {
  // 이 함수가 new 연산자와 함께 호출되지 않았다면 new.target은 undefined다.
  if (!new.target) {
    // new 연산자와 함께 생성자 함수를 재귀 호출하여 생성된 인스턴스를 반환한다.
    return new Circle(radius);
  }

  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
}

// new 연산자 없이 생성자 함수를 호출하여도 new.target을 통해 생성자 함수로서 호출된다.
const circle = Circle(5);
console.log(circle.getDiameter());  // 10

참고로 대부분의 빌트인 생성자 함수(Object String Number Boolean Function Array Date RegExp Promise 등)는 new 연산자와 함께 호출되었는지를 확인한 후 적절한 값을 반환한다.
(내부적으로 저런 안전장치를 가지고 있다.)

예를 들어, Object 와 Function(참조형 데이터) 생성자 함수는 new 연산자 없이 호출해도 new 연산자와 함께 호출했을 때와 동일하기 동작한다.

let obj = new Object();
console.log(obj); // {}

obj = Object();
console.log(obj); // {}

let f = new Function('x', 'return x ** x');
console.log(f); // ƒ anonymous(x) { return x ** x }

f = Function('x', 'return x ** x');
console.log(f); // ƒ anonymous(x) { return x ** x }

하지만 Stirng Number Boolean (기본형 데이터) 생성자 함수는 new 연산자와 함께 호출했을 때 String Number Boolean 객체를 생성하여 반환하지만 new 연산자 없이 호출하면 문자열, 숫자, 불리언 값을 반환한다. 이를 통해 데이터 타입을 변환하는 용도로 사용하기도 한다.

const str = String(123);
console.log(str, typeof str); // 123 string

const num = Number('123');
console.log(num, typeof num); // 123 number

const bool = Boolean('true');
console.log(bool, typeof bool); // true boolean
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