변수
변수는 프로그래밍 언어에서 데이터를 관리하기 위한 핵심 개념이다.
10 + 20사람이 위 식을 계산하려면 10,20,+기호의 의미를 알고 있어야 하며,
10 + 20이라는 식의 의미도 해석할 수 있어야 한다.
사람이 10 + 20 이라는 식의 의미를 해석하면 + 기호의 의미대로 덧셈을 하기 위해 숫자 10과 20을 두뇌에 기억한다.
그리고 10과 20을 더한 결과인 30도 두뇌에 기억한다.
컴퓨터, 좀 더 정확히 표현하면 자바스크립트를 해석하고 실행하는 자바스크립트 엔진도 사람과 유사하게 위 자바스크립트 코드를 실행한다.
자바스크립트 엔진이 위 자바스크립트 코드를 계산하려면 먼저 10,20, +라는 기호의 의미를 알고 있어야 하며,
10 + 20이라는 식의 의미도 해석할 수 있어야 한다.
- 계산 evaluation:평가
- literal 리터럴 (여기서는 10,20)
- operator 연산자 (+,-,/,* 등)
- expression 표현식 ( 값으로 표현될 수 있는 식 )
- parsing 해석
자바스크립트 엔진이 10 + 20이라는 식의 의미를 해석하면 + 연산을 수행하기 위해 먼저 + 연산자의 좌변과 우변의 숫자 값, 즉 피연산자를 기억한다. 사람은 계산과 기억을 모두 두뇌에서 하지만 컴퓨터는 연산과 기억을 수행하는 부품이 나눠져 있다.
컴퓨터는 CPU를 사용해 연산하고 메모리를 사용해 데이터를 기억한다.
메모리는 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀(memory cell)의 집합체다. 메모리 셀 하나의 크기는 1바이트이며, 컴퓨터는 메모리 셀의 크기, 즉 1바이트 단위로 데이터를 저장하거나 읽어들인다.
컴퓨터는 메모리르 사용하여 데이터를 기억하고, 메모리는 메모리 셀의 집합체이다. 메모리 셀 하나의 크기는 1바이트이기에 1바이트 단위로 데이터를 저장하거나 읽어들인다.
Memory의 구성
Memory address, Memory cell, 그리고 Memory cell의 집합인 Memory
각 셀은 고유의 메모리 주소를 갖는다.
이 메모리 주소는 메모리 공간의 위치를 나타내며 0부터 시작해서 메모리의 크기만큼 정수로 표현된다.
예를 들어 4GB 메모리는 0부터 4,294,967,295(0x000000000 ~ 0xFFFFFFFFF)까지의 메모리 주소를 갖는다.
Memory 주소
Memory의 크기만큼 16진수로 생성된다.
컴퓨터는 모든 데이터를 2진수로 처리한다.
따라서 메모리에 저장되는 데이터는 데이터의 종류(숫자,텍스트,이미지,동영상 등)와 상관없이 모두 2진수로 저장된다.
위 예제의 숫자 값 10과 20은 메모리 상의 임의의 위치(메모리 주소)에 기억(저장)되고, CPU는 이 값을 읽어들여 연산을 수행한다. 연산 결과를 생성된 숫자 값 30도 메모리 상의 임의의 위치에 저장된다.
값이 저장되는 위치는 특별히 지정되어 있는 것이 아니며, 임의의 메모리 주소에 저장된다. 그리고 그 값은 2진수로 저장된다.
10 + 20 이라는 연산을 했다는 것은 그 연산 결과가 필요하고 이를 사용해 무언가를 하겠다는 의도가 있었을 것이다.
연산 결과를 단 한 번만 사용한다면 문제가 없겠지만 만약 연산 결과 30을 재사용하고 싶다면 메모리 주소를 통해 연산 결과 30이 저장된 메모리 공간에 직접 접근하는 것 외에는 방법이 없다.
하지만 메모리 주소를 통해 값에 직접 접근하는 것은 치명적 오류를 발생시킬 가능성이 매우 높은 위험한 일이다.
만약 실수로 운영체제가 사용하고 있는 값을 변경하면 시스템이 멈추는 치명적 오류가 발생할 수 있다. 따라서 자바스크립트는 개발자의 직접적인 메모리 제어를 허용하지 않는다.
또한 값이 저장될 메모리 주소는 코드가 실행 될 때의 메모리 상황에 따라 임의로 결정된다.
따라서 동일한 컴퓨터에서 동일한 코드를 실행해도 코드가 실행될 때마다 값이 저장될 메모리 주소는 변경된다.
이처럼 코드가 실행되기 이전에는 값이 지정된 메모리 주소를 알 수 없으며, 알려 주지도 않는다.
따라서 메모리 주소를 통해 값에 직접 접근하려는 시도는 올바른 방법이 아니다.
프로그래밍 언어는 기억하고 싶은 값을 메모리에 저장하고 저장된 값을 읽어 들여 재사용하기 위해 변수라는 메커니즘을 제공한다 변수의 정의를 내려보자면
변수는 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름을 말한다
간단히 말하자면 변수는 프로그래밍 언어에서 값을 저장하고 참조하는 메커니즘으로, 값의 위치를 가리키는 상징적인 이름이다.
상징적 이름인 변수는 프로그래밍 언어의 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 값이 저장된 메모리 공간의 주소로 치환되어 실행된다.
메모리 주소를 통해 값에 직접 접근하는 것은 매우 위험하기에 자바스크립트 엔진은 직접적인 메모리 접근을 허용하지 않는다. 또한 값이 저장되는 위치는 예측이 불가능하다. 그렇기 때문에 프로그래밍 언어는 재사용이 필요한 값에 대해 변수라는 메커니즘을 제공한다. 변수는 컴파일러/인터프리터에 의해 값이 저장된 메모리 공간의 주소로 치환되어 실행하면서, 안전하게 값에 접근할 수 있게 한다. 변수는 하나의 값을 저장하기 위한 수단으로, 객체나 배열 같은 자료구조를 사용한다면 여러 개의 값을 하나로 그룹화하여 하나의 값처럼 사용할 수도 있다.
첫 예제처럼 10 + 20은 연산을 통해 새로운 값 30을 생성한다.
그리고 연산을 통해 생성된 값 30은 메모리 공간에 저장된다.
이때 메모리 공간에 저장된 값 30을 다시 읽어 들여 재사용할 수 있도록 값이 저장된 메모리 공간에 상징적인 이름을 붙인 것이 바로 변수다.
변수는 재사용을 위해 저장된 메모리 공간에 상징적인 이름을 붙인 것이다. 메모리 공간에 저장된 값을 식별할 수 있는 고유한 이름을 변수 이름이라 한다. 그리고 변수에 저장된 값을 변수 값이라 한다. 변수 이름을 사용해 참조를 요청하면 자바스크립트 엔진은 변수 이름과 매핑된 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근해서 저장된 값을 반환한다.
식별자
변수 이름을 식별자라고도 한다.
식별자는 어떤 값을 구별해서 식별할 수 있는 고유한 이름을 말한다.
식별자는 메모리 공간에 저장되어 있는 값을 식별해내야 하기에 어떤 값이 저장되어 있는 메모리 주소를 저장(기억)해야 한다.
그렇기 때문에 식별자는 값이 저장되어 있는 메모리 주소와 매핑 관계를 맺으며 이 매핑 정보도 메모리에 저장되어야 한다.
식별자는 값이 저장되어 있는 메모리 주소와 매핑 관계를 맺으며 매핑에 관한 정보도 메모리에 저장된다. 중요한 점은 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있다는 점이다. 식별자는 메모리 주소에 붙인 이름이라고 다시 한 번 강조한다. 식별자는 변수,함수,클래스 등 메모리 상에 존재하는 값을 식별할 수 있는 이름은 모두 식별자라고 부르며, 식별자는 선언에 의해 자바스크립트 엔진에 존재를 알린다.
변수의 선언
변수 선언이란 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고 변수 이름과 확보된 메모리 공간의 주소를 연결해서 값을 저장할 수 있게 준비하는 것이다.
변수 선언은 메모리 공간을 확보하고 그 메모리 공간의 주소를 연결해서 값을 저장할 수 있게 준비하는 것이다.
변수의 선언은 키워드를 통해 선언한다.
키워드는 코드를 해석하고 실행하는 자바스크립트 엔진이 수행할 동작을 규정한 일종의 명령어다.
자바스크립트 엔진은 변수 선언을 다음과 같은 2단계에 거쳐 수행한다.
- 선언단계: 변수 이름을 등록하고 자바스크립트 엔진에 변수의 존재를 알린다.
- 초기화단계: 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고 암묵적으로 undefined를 할당해 초기화한다.
모든 식별자는 실행 컨텍스트에 등록된다.실행 컨텍스트는 자바스크립트 엔진이 소스코드를 평가하고 실행하기 위해 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다.자바스크립트 엔진은 실행 컨텍스트를 통해 식별자와 스코프를 관리한다.
변수 이름과 변수 값은 실행 컨텍스트 내에 키/값 형식인 객체로 등록되어 관리된다.
초기화란 변수가 선언된 이후 최초로 값을 할당하는 것을 말한다.
var 키워드로 선언한 변수는 undefined로 암묵적인 초기화가 자동 수행된다.
따라서 var 키워드로 선언한 변수는 어떠한 값도 할당하지 않아도 undefined라는 값을 갖는다.
만약 선언하지 않은 식별자에 접근하면 ReferenceError가 발생한다.
식별자를 통해 값을 참조하려 했지만 자바스크립트 엔진이 등록된 식별자를 찾을 수 없을 떄 발생하는 에러다.
변수 선언의 실행 시점과 변수 호이스팅
console.log(score) // undefined
var score // 변수 선언문변수 선언문보다 변수를 참조하는 코드가 앞에 있을 때, 자바스크립트 코드는 인터프리터에 의해 한 줄씩 순차적으로 실행되므로 console.log(score)가 가장 먼저 실행된다. 아직 score의 변수의 선언이 실행되지 않았으므로 참조 에러가 발생할 것처럼 보이지만 참조 에러가 발생하지 않고 undefined가 출력된다.
그 이유는 변수 선언이 소스코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점, 즉 런타임이 아니라 그 이전 단계에서 먼저 실행되기 때문이다.
자바스크립트는 실행에 앞서 소스코드의 평가 과정을 거치면서 소스코드를 실행하기 위한 준비를 한다.
이때 소스코드 실행을 위한 준비 단계인 소스코드의 평가 과정에서 자바스크립트 엔진은 변수 선언을 포함한 모든 선언문(변수 선언, 함수 선언 등)을 소스코드에서 찾아 먼저 실행한다.
실행문이 선언문보다 먼저 나왔을 때 참조 에러가 아닌 undefined가 출력되는 것은 변수의 선언이 런타임 이전의 평가 과정에서 먼저 실행되기 때문이다. 평과 과정에서 모든 선언문을 소스코드에서 찾아 먼저 실행된다.
즉 자바스크립트 엔진은 변수 선언이 소스코드의 어디에 있든 상관없이 다른 코드보다 먼저 실행된다.따라서 변수 선언이 소스코드의 어디에 위치하는 지와 상관없이 어디서든지 변수를 참조할 수 있다. 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 변수 호이스팅이라 한다. 즉 var,let,const,function,function*,class 키워드를 통해 선언하는 모든 식별자는 호이스팅된다.
값의 할당
자바스크립트는 변수 선언과 값의 할당을 하나의 문으로 단축 표현해도 변수 선언과 값의 할당을 2개의 문으로 나누어 각각 실행한다.
이때 주의할 점은 실행 시점이 다르다는 것이다.
변수 선언은 코드가 순차적으로 실행되는 시점인 런타임 이전에 먼저 실행되지만 값의 할당은 소스코드가 순차적으로 실행되는 시점인 런타임에 실행된다.
값의 할당은 변수 선언으로 초기화가 진행되어 undefined가 저장되어 있는 메모리 공간을 지우고 메모리 공간에 할당하려는 값을 새롭게 저장하는 것이 아니라 새로운 메모리 공간을 확보하고 그곳에 할당하려는 값을 저장한다.
재할당은 현재 변수에 저장된 값을 버리고 새로운 값을 저장하는 것이다. 재할당은 변수에 저장된 값을 다른 값으로 변경한다. 그래서 변수라고 하는 것이다. 값을 재할당할 수 없어서 변수에 저장된 값을 변경할 수 없다면 상수라 한다.
초기화 값 undefined나 새로운 값이 할당되고 버려진 값은 가비지 콜렉터에 의해 처리된다. 단 메모리에서 언제 해제될지는 예측할 수 없다.
