모던 자바스크립트 Deep Dive - 9

13장 스코프

13.1 스코프란?

스코프(scope, 유효범위)는 자바스크립트를 포함한 모든 프로그래밍 언어의 기본적이며 중요한 개념이다.
우리는 스코프를 이미 경험했다. 함수의 매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있고 함수 몸체 외부에서는 참조할 수 없다고 했다. 이것은 매개변수를 참조할 수 있는 유효범위, 즉 매개변수의 스코프가 함수 몸체 내부로 한정되기 때문이다.

function add(x, y) {
  // 매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있다.
  // 즉, 매개변수의 스코프(유효범위)는 함수 몸체 내부이다.
  console.log(x, y); // 2 5
  return x + y;
}

add(2, 5);

// 매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있다.
console.log(x, y); // ReferenceError: x is not defined

var var1 = 1; // 코드의 가장 바깥 영역에서 선언한 변수

if(true) {
  var var2 = 2; // 코드 블록 내에서 선언한 변수
  if(true) {
    var var3 = 3; // 중첩된 코드 블록 내에서 선언한 변수
  }
}

function foo() {
  var var4 = 4; // 함수 내에서 선언한 변수
  
  function bar () {
    var var5 = 5; // 중첩된 함수 내에서 선언한 변수
  }
}

console.log(var1); // 1
console.log(var2); // 2
console.log(var3); // 3
console.log(var4); // ReferenceError: var4 is not defined
console.log(var5); // ReferenceError: var5 is not defined

모든 식별자(변수 이름, 함수 이름, 클래스 이름 등)는 자신이 선언된 위치에 의해 다른 코드가 식별자 자신을 참조할 수 있는 유효 범위가 결정된다. 이를 스코프라 한다. 즉, 스코프는 식별자가 유효한 범위를 말한다.

var x = 'global';

function foo () {
  var x = 'local';
  console.log(x); // 'local'
}

foo();

console.log(x); // 'global'

코드의 가장 바깥 영역에서 선언된 x 변수는 어디서든 참조할 수 있다. 하지만 foo 함수 내부에서 선언된 x 변수는 foo 함수 내부에서만 참조할 수 있고 foo 함수 외부에서는 참조할 수 없다. 이때 두 개의 x 변수는 식별자 이름이 동일하지만 자신이 유효한 범위, 즉 스코프가 다른 별개의 변수다.

13.2 스코프의 종류

코드는 전역(global)과 지역(local)으로 구분할 수 있다

13.2.1 전역과 전역 스코프

var x = 'global x';
var y = 'global y';

function outer () {
  var z = 'outer's local z';
  
  console.log(x); // global x
  console.log(y); // global y
  console.log(z); // outer's local z
  
  function inner () {
    var x = 'inner's local x';
    
    console.log(x); // inner's local x
  	console.log(y); // global y
  	console.log(z); // outer's local z
  }
  
  inner();
}

outer();

console.log(x); // global x
console.log(z); // ReferenceError: z is not defined
// 전체 코드 영역을 전역 스코프
// outer 함수의 시작부터 종료까지 지역스코프
// inner 함수의 시작부터 종료까지 지역스코프
// 총 3개의 스코프로 나누어졌다고 볼 수 있다.
// 전역 스코프에서 지역스코프 안에 있는 변수를 참조할 수 없지만
// 지역스코프에서 전역스코프로의 참조는 가능하다.(스코프 체인)

13.3 스코프 체인

함수는 전역에서 정의할 수도 있고 함수 몸체 내부에서 정의할 수도 있다. 함수 몸체 내부에서 함수가 정의된 것을 '함수의 중첩'이라 한다. 그리고 함수 몸체 내부에서 정의한 함수를 '중첩 함수', 중첩 함수를 포함하는 함수를 '외부 함수'라고 한다.
함수가 중첩될 수 있다는 것은 함수의 지역 스코프도 중첩될 수 있음을 의미한다. 위의 예제를 보면 전역 스코프안에 outer 함수의 지역 스코프가 있고 outer 함수의 중첩함수인 inner 함수의 지역 스코프로 총 3개의 스코프가 존재한다.
inner의 지역스코프의 상위 스코프는 outer의 지역스코프, outer의 지역스코프의 상위 스코프는 전역스코프로 단방향 변수의 참조가 가능한데, 이를 스코프 체인이라고 한다.
변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색한다. 이를 통해 상위 스코프에서 선언한 변수를 하위 스코프에서도 참조할 수 있다.
이는, 상위 스코프에서 유효한 변수는 하위 스코프에서 자유롭게 참조할 수 있지만 하위 스코프에서 유효한 변수를 상위 스코프에서 참조할 수 없다는 것을 의미한다.

13.3.2 스코프 체인에 의한 함수 검색

// 전역 함수
function foo () {
  console.log('global function foo');
}

function bar () {
  // 중첩 함수
  function foo () {
    console.log('local function foo');
  }
  foo(); // local function foo
}

bar();

13.4 함수 레벨 스코프

지역은 함수 몸체 내부를 말하고 지역은 지역 스코프를 만든다고 했다. 이는 코드 블록이 아닌 함수에 의해서만 지역 스코프가 생성된다는 의미다.
C나 자바 등을 비롯한 대부분의 프로그래밍 언어는 함수 몸체만이 아니라 모든 코드 블록(if, for, while, try/catch 등)이 지역 스코프를 만든다. 이러한 특성을 블록 레벨 스코프라 한다. 하지만 var 키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록(함수 몸체)만을 지역 스코프로 인정한다. 이러한 특성을 함수 레벨 스코프라 한다.

var x = 1;

if (true) {
  // var 키워드로 선언된 변수는 함수의 코드 블록(함수 몸체)만을 지역 스코프로 인정한다.
  // 함수 밖에서 var 키워드로 선언된 변수는 코드 블록 내에서 선언되었다 할지라도 모두 전역 변수다.
  // 이 예제의 if문 안에서의 변수 x는 전역 변수다. 그러나 이미 선언된 전역 변수 x가 있으므로 x 변수는 중복 선언된다.
  // 이는 의도치 않게 변수 값이 변경되는 부작용을 발생시킨다.
  var x = 10;
}

console.log(x); // 10

var i = 10;

// for 문에서 선언한 i는 전역 변수다. 이미 선언된 전역 변수 i가 있으므로 중복 선언된다.
for(var i = 0; i < 5; i++) {
  console.log(i); // 0 1 2 3 4
}

// 의도치 않게 변수의 값이 변경되었다. 
// 만약 for 문안에 변수 i를 let을 통해 선언했다면 10이 출력되었을 것이다.
console.log(i); // 5

13.5 렉시컬 스코프

함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정하는 것을 렉시컬 스코프 방식이라고 한다.
자바스크립트 엔진은 렉시컬 스코프를 따르므로 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 함수가 호출된 위치는 상위 스코프 결정에 어떠한 영향도 주지 않는다. 즉, 함수의 상위 스코프는 언제나 자신이 정의된 스코프다.

var x = 1;

function foo () {
  var x = 10;
  // foo 함수 내부에서 bar 함수가 호출이 되었지만 상위 스코프를 전역 스코프로 기억하는 bar 함수는
  // foo 함수의 지역스코프에서 선언된 10의 값이 아닌 전역 스코프에서 선언된 1의 값을 기억한다.
  bar();
}

// bar 함수는 전역에서 생성된 함수이기 때문에 상위 스코프를 전역 스코프로 가진다.
// 그러므로 전역에서 선언된 변수 x의 값을 1로 기억한다.
function bar() {
  console.log(x);
}

foo(); // 1
bar(); // 1

위 예제의 bar 함수는 전역에서 정의된 함수다. 함수 선언문으로 정의된 bar 함수는 전역 코드가 실행되기 전에 먼저 평가되어 함수 객체를 생성한다. 이때 생성된 bar 함수 객체는 자신이 정의된 스코프, 즉 전역 스코프를 기억한다. 그리고 bar 함수가 호출되면 호출된 곳이 어디인지 관계없이 언제나 자신이 기억하고 있는 전역 스코프를 상위 스코프로 사용한다.