[모던 자바스크립트 Deep Dive] 13장 스코프

스코프란?

스코프(scope)는 자바스크립트를 포함한 모든 프로그래밍 언어의 기본적이며 중요한 개념이다. 스코프는 변수와 함수의 유효 범위를 의미한다. 다시 말해, 변수와 함수가 어디까지 참조되고 사용될 수 있는지를 나타내는 것이 스코프이다.

 

모든 식별자(변수 이름, 함수 이름, 클래스 이름 등)는 자신이 선언된 위치에 따라 다른 코드에서 식별자를 참조할 수 있는 유효 범위가 결정된다. 이 유효 범위를 스코프라고 한다. 즉, 스코프는 식별자가 유효한 범위를 말한다.

 

스코프 내에서 식별자는 유일해야 하지만, 다른 스코프에서는 같은 이름의 식별자를 사용할 수 있다. 즉, 스코프는 네임스페이스(namespace)의 역할을 한다. 네임스페이스란 개체를 구분할 수 있는 범위를 나타내는 말로, 일반적으로 하나의 이름 공간에서는 하나의 이름이 단 하나의 개체만을 가리키게 된다.

식별자 결정
자바스크립트 엔진은 스코프 내에서 이름이 같은 두 개의 변수 중 어떤 변수를 참조할 것인지 결정해야 한다. 이를 식별자 결정(identifier resolution)이라고 한다.

 

var x = 'global';

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

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

위 예제에서 전역에 선언된 x 변수와 foo 함수 내부에 선언된 x 변수는 식별자 이름이 동일하지만 자신이 선언된 스코프가 다르다. 이 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인(scope chain)을 통해 어떤 변수를 참조할지 결정한다. 이처럼 스코프는 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙이다.

 

렉시컬 환경과 실행 컨텍스트

스코프를 이해하려면 코드의 문맥(context)을 알아야 한다. 코드의 문맥은 렉시컬 환경(lexical environment)으로 이뤄진다. 렉시컬 환경이란 코드가 어디서 실행되며, 주변에 어떤 코드가 있는지를 의미한다. 이를 구현한 것이 바로 실행 컨텍스트(execution context)이며, 모든 코드는 실행 컨텍스트에 의해 평가되고 실행된다.

 

중첩 스코프

코드 블록이나 함수는 중첩될 수 있으므로, 스코프도 중첩될 수 있다. 이를 중첩 스코프(nested scope)라 부른다.

 

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
  }
}

 

위 예제처럼 스코프는 코드의 구조에 따라 계층적으로 연결된다. 변수 var1, var2, var3은 코드의 어디에서든 참조 가능하지만, 변수 var4와 var5는 해당 함수 내부에서만 참조 가능하다.

 

변수 중복 선언

var 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언이 허용된다. 단, 이는 의도치 않게 변수의 값이 재할당되어 변경되는 부작용을 발생시킨다.

 

function foo(){  
  var x = 1;
  var x = 2;
  console.log(x); // 2
}

foo();
반면 let이나 const 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언을 허용하지 않는다.
function bar(){
  let x = 1;
  let x = 2; // SyntaxError  
}

bar();

이를 통해 변수의 중복 선언을 방지하고, 의도치 않은 변수값의 변경을 예방할 수 있다.

스코프의 종류

1. 전역 스코프(global scope): 코드 어디서든 참조할 수 있는 변수
2. 지역 스코프(local scope): 함수 코드 블록이 만든 스코프로, 함수 자신과 하위 함수에서만 참조 가능
3. 블록 스코프(block scope): 모든 코드 블록(함수, if문, for문, while문, try/catch문 등)이 만든 스코프로, 코드 블록 내부에서만 참조 가능

스코프는 식별자가 선언된 위치와 유효 범위를 의미하므로, 모든 식별자는 자신이 선언된 스코프를 기준으로 유효 범위가 결정된다. 스코프는 변수 충돌을 방지하고, 각 변수의 생명 주기(life-cycle)를 지정하는 중요한 기능이다.

 

 

스코프의 종류

코드는 전역(global)과 지역(local)으로 구분할 수 있다. 이때 변수는 자신이 선언된 위치에 의해 자신이 유효한 범위인 스코프가 결정된다.

구분	설명	스코프	변수
전역	코드의 가장 바깥 영역	전역 스코프	전역 변수
지역	함수 몸체 내부	지역 스코프	지역 변수

 

구분	생명 주기	유효 범위
전역 변수	애플리케이션 시작 ~ 애플리케이션 종료	코드 어디서든 참조 가능
지역 변수	함수 실행 시작 ~ 함수 실행 종료	함수 내부에서만 참조 가능

 

전역에서 선언된 변수는 전역 스코프를 갖는 전역 변수가 되고, 지역에서 선언된 변수는 지역 스코프를 갖는 지역 변수가 된다.

 

전역과 전역 스코프

var globalVar = "전역 변수";

function exampleFunction() {
    console.log(globalVar); // "전역 변수" 출력
}

exampleFunction();
console.log(globalVar); // "전역 변수" 출력

전역은 코드의 가장 바깥 영역을 말한다. 전역은 전역 스코프를 만들며, 이 영역에서 선언된 변수는 전역 스코프를 갖는 전역 변수가 된다. 전역 변수의 특징은 어디서든지 참조할 수 있다는 점이다. 다시 말해, 전역 변수는 어디서든 참조가 가능하므로 함수 내부를 포함한 어느 곳에서든 접근할 수 있다.

 

전역 변수의 생명 주기(life-cycle)는 애플리케이션의 생명 주기와 같다. 즉, 애플리케이션이 시작할 때 전역 변수가 생성되고, 애플리케이션이 종료할 때 전역 변수도 함께 소멸한다.

 

지역과 지역 스코프

지역은 함수 몸체 내부를 말하며, 지역 스코프를 만든다. 이 영역에서 선언된 변수는 지역 스코프를 갖는 지역 변수가 된다. 지역 변수의 유효 범위는 자신의 지역 스코프와 하위 지역 스코프이다. 즉, 지역 변수는 자신이 선언된 지역과 그 하위 지역에서만 참조할 수 있다.

 

지역 변수의 생명 주기는 함수의 생명 주기와 같다. 즉, 함수가 호출되어 실행될 때 지역 변수가 생성되고, 함수의 실행이 종료하면 지역 변수도 소멸한다.

 

다음 예제를 살펴보자.

 

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

위 예제에서 inner 함수 내부에는 x 변수와 이름이 같은 전역 변수 x가 존재한다. 이때 inner 함수 내부에서 x 변수를 참조하면, 전역 변수 x가 아니라 inner 함수 내부에서 선언된 지역 변수 x를 참조한다. 이는 자바스크립트 엔진이 스코프 체인을 통해 참조할 변수를 검색(identifier resolution)했기 때문이다.

 

스코프 체인은 스코프가 계층적으로 연결된 것을 말한다. 변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색한다.

 

자바스크립트 엔진은 코드를 실행하기 위해 먼저 코드를 실행 컨텍스트에 편입하여 변수 선언을 포함한 모든 선언문을 먼저 실행한 다음, 순차적으로 실행한다. 즉, 자바스크립트 엔진은 변수 선언이 있으면 변수 이름과 변수 값을 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경)에 등록하여 변수의 존재를 관리한다. 변수 접근 시에는 스코프 체인을 통해 선언된 변수를 찾아 변수 값을 반환한다.

 

이와 같이 자바스크립트 엔진이 스코프를 통해 어떤 변수를 참조해야 할 것인지 결정하는 것을 식별자 결정(identifier resolution)이라 하며, 이 과정에서 사용되는 규칙이 스코프 규칙이다.

 

 

스코프 체인

함수는 중첩될 수 있다. 함수 몸체 내부에서 함수가 정의된 것을 함수의 중첩이라고 하며, 함수 몸체 내부에서 정의한 함수를 중첩 함수(nested function), 중첩 함수를 포함하는 함수를 외부 함수(outer function)라고 한다.

함수는 중첩될 수 있으므로 함수의 지역 스코프도 중첩될 수 있다. 이는 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖는다는 것을 의미한다. 중첩 함수의 지역 스코프는 중첩 함수를 포함하는 외부 함수의 지역 스코프와 계층적 구조를 갖는다. 이때 외부 함수의 지역 스코프를 중첩 함수의 상위 스코프(upper scope)라 한다.

이렇게 스코프는 하나의 계층적 구조로 연결되며, 모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프이다. 이렇게 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인(scope chain)이라 한다.

스코프 체인은 물리적인 실체로 존재한다. 자바스크립트 엔진은 코드를 실행하기 앞서 위 그림과 유사한 자료구조인 렉시컬 환경(Lexical Environment)을 생성한다. 변수 선언이 실행되면 변수 식별자가 렉시컬 환경에 키(key)로 등록되고, 변수 할당이 일어나면 변수 식별자에 해당하는 값을 변경한다. 변수의 검색도 이 렉시컬 환경에서 이루어진다.

스코프 체인은 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 단방향으로 연결한 것이다. 전역 렉시컬 환경은 코드가 로드되면 곧바로 생성되고 함수의 렉시컬 환경은 함수가 호출되면 곧바로 생성된다.

 

스코프 체인에 의한 변수 검색

var x = 'global';

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

outer();
console.log(x); // 'global'
// console.log(y); // ReferenceError

자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 따라 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작해서 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색한다. 절대 하위 스코프로 내려가며 검색하지는 않는다.

이는 상위 스코프에서 유효한 변수는 하위 스코프에서 자유롭게 참조할 수 있지만 하위 스코프에서 유효한 변수를 상위 스코프에서 참조할 수 없다는 것을 의미한다. 스코프의 계층적 구조는 부자 관계로 이루어진 상속(inheritance)과 유사하다. 상속을 통해 부모의 자산을 자식이 자유롭게 사용할 수 있지만 자식의 자산을 부모가 사용할 순 없다.

 

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();  // ① 
}

bar();

함수는 식별자에 함수 객체가 할당되는 것 외에는 일반 변수와 다를 바가 없기 때문에 스코프를 갖는다. 위 예제의 ① 부분(주석에 있음)에서 호출한 foo 함수는 전역에서 선언한 foo 함수가 아니라 bar 함수 내부에서 선언한 foo 함수다.

 

이는 ① 부분에서 foo 함수를 호출하면 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 foo 식별자를 검색하기 시작한다. foo 식별자에 바인딩된 함수가 있으면 그 함수를 호출하고, 없으면 스코프 체인 상의 상위 스코프에서 foo 식별자를 검색하기를 반복한다.

따라서 스코프를 "변수를 검색하는 규칙"이라기보다는 "식별자를 검색하는 규칙"이라고 표현하는 편이 좀 더 적합하다.

 

1. 함수는 중첩될 수 있다. 함수 몸체 내부에서 함수가 정의된 것을 함수의 중첩이라 하고, 그렇게 정의된 함수를 중첩 함수, 그 함수를 포함하는 함수를 외부 함수라 한다.
2. 함수는 중첩될 수 있으므로 스코프도 중첩될 수 있다. 이는 스코프가 계층적인 구조를 갖는다는 뜻이다.
3. 모든 스코프는 하나의 계층적 구조로 연결되며, 모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프다. 이렇게 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인이라 한다.
4. 변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색한다.
5. 상위 스코프에서 유효한 변수는 하위 스코프에서 자유롭게 참조할 수 있지만 하위 스코프에서 유효한 변수를 상위 스코프에서 참조할 수는 없다.
6. 함수도 식별자에 할당되기 때문에 스코프를 갖는다. 따라서 스코프는 "식별자를 검색하는 규칙"이라고 할 수 있다.

요약하면 위와 같다고 할 수 있다.

 

 

함수 레벨 스코프

자바스크립트에서 지역은 함수 몸체 내부를 말하며, 지역은 지역 스코프를 만든다. 이는 코드 블록이 아닌 함수에 의해서만 지역 스코프가 생성된다는 의미이다.

다른 대부분의 프로그래밍 언어는 블록 레벨 스코프(block level scope)를 따른다. 블록 레벨 스코프에서는 함수 몸체만이 아니라 모든 코드 블록(if, for, while, try/catch 등)이 지역 스코프를 만든다.

하지만 var 키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록(함수 몸체)만을 지역 스코프로 인정하는데, 이러한 특성을 함수 레벨 스코프(function level scope)라 한다.

다음 예제를 보자.

 

var x = 1;

if (true) {
  var x = 10;
}

console.log(x); // 10

위 예제에서 var 키워드로 선언된 변수 x는 전역 변수이다. 함수 밖에서 var 키워드로 선언된 변수는 코드 블록 내에서 선언되었다 할지라도 모두 전역 변수가 된다. 따라서 if 문 내에서 선언된 변수 x는 전역 변수이며, 이미 선언된 전역 변수 x가 있으므로 x 변수는 중복 선언된다. 이는 의도치 않게 변수 값이 변경되는 부작용을 발생시킨다.

for 문의 변수 선언문에서 var 키워드로 선언한 변수도 전역 변수가 된다.

 

var i = 10;

for (var i = 0; i < 5; i++) {
  console.log(i); // 0 1 2 3 4
}

console.log(i); // 5

이런 문제를 극복하기 위해 ES6에서는 let과 const 키워드를 도입하여 블록 레벨 스코프를 지원한다.

 

 

렉시컬 스코프

자바스크립트는 렉시컬 스코프(lexical scope) 혹은 정적 스코프(static scope)라고 불리는 방식을 따른다. 이는 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다는 것을 의미한다.

반면 함수를 어디서 호출했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정하는 방식을 동적 스코프(dynamic scope)라 한다.

다음 예제를 보자.

 

var x = 1;

function foo() {
  var x = 10;
  bar();
}

function bar() {
  console.log(x);
}

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

위 예제에서 bar 함수의 상위 스코프는 무엇일까? 이는 bar 함수를 어디서 정의했는지에 따라 결정된다. 자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르므로 함수를 어디서 호출했는지는 스코프 결정에 아무런 영향을 주지 않는다.

위 예제에서 bar 함수는 전역에서 정의되었다. 따라서 bar 함수의 상위 스코프는 전역 스코프이며, 위 예제는 전역 변수 x의 값인 1을 두 번 출력한다.

만약 자바스크립트가 동적 스코프를 따른다면 foo 함수 내부에서 호출된 bar 함수의 상위 스코프는 foo 함수의 스코프가 될 것이다. 하지만 자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르므로 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프가 정적으로 결정된다.

함수 정의가 실행되어 생성된 함수 객체는 이렇게 결정된 상위 스코프를 기억한다. 함수가 호출될 때마다 함수의 상위 스코프를 참조할 필요가 있기 때문이다. 이를 실현하기 위해 자바스크립트 엔진은 렉시컬 환경(Lexical Environment)이라는 자료구조를 사용한다.

 

1. 지역은 함수 몸체 내부를 말하며, 지역은 지역 스코프를 만든다. 이는 함수에 의해서만 지역 스코프가 생성됨을 의미한다.
2. 대부분의 프로그래밍 언어는 블록 레벨 스코프를 따르지만, 자바스크립트의 var 키워드는 함수 레벨 스코프만을 지원한다.
3. var 키워드로 선언한 변수는 함수 몸체 외부에서 선언되었다 할지라도 모두 전역 변수가 되어 의도치 않은 변수 값의 변경을 야기할 수 있다.
4. 자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따른다. 함수의 상위 스코프는 함수 정의가 실행될 때 정적으로 결정된다. 함수 객체는 이렇게 결정된 상위 스코프를 기억하며 함수가 호출될 때마다 기억된 스코프 체인을 참조한다.

요약하면 위와 같다고 할 수 있다.

 

 

예상 문제 [🔥]

https://github.com/junh0328/prepare_frontend_interview?tab=readme-ov-file

스코프가 뭔가요? [🔥 🔥 🔥]

스코프는 변수와 함수의 유효 범위를 말합니다. 쉽게 말해, 변수와 함수가 어디까지 참조되고 사용될 수 있는지를 나타내는 것이 바로 스코프입니다. 모든 식별자(변수 이름, 함수 이름, 클래스 이름 등)는 자신이 선언된 위치에 의해 다른 코드가 자신을 참조할 수 있는 유효 범위가 결정되는데, 이 유효 범위를 스코프라고 합니다.

 

 

스코프에는 어떤 종류가 있죠? [🔥🔥]

스코프는 크게 전역 스코프, 지역 스코프로 나눌 수 있습니다.

• 전역 스코프는 코드 어디에서든 참조할 수 있는 변수를 말합니다.
• 지역 스코프는 함수 코드 블록이 만든 스코프로, 함수 자신과 하위 함수에서만 참조할 수 있습니다.

 

렉시컬 스코프를 아나요? 안다면 렉시컬 스코프는 무엇을 의미하나요? [🔥]

넵. 렉시컬 스코프는 함수를 어디서 선언했는지에 따라 상위 스코프가 결정되는 것을 말합니다. 함수 내부에서는 해당 함수 외부에 있는 변수에 접근할 수 있지만, 함수 외부에서는 내부의 변수에 접근할 수 없죠. 이를 렉시컬 스코핑 규칙이라고 합니다. 쉽게 말해, 함수는 자신이 선언될 당시의 환경을 기억하는데 이것이 바로 렉시컬 환경입니다.

 

 

전역 변수로 변수를 선언하면 생기는 문제점은 무엇이 있을까요?

• 변수 이름 충돌: 다른 scripts나 라이브러리에서 동일한 이름의 전역 변수를 사용하면 변수 이름 충돌이 발생할 수 있습니다.
• 의도치 않은 변수 값 변경: 어떤 함수에서 전역 변수의 값을 변경하면, 프로그램의 다른 부분에서 예상치 못한 동작을 유발할 수 있습니다.
• 가독성과 유지보수성 저하: 읽기 힘들어질 뿐더러, 코드의 어느 부분에서 변수가 변경될 수 있는지 추적하기 어려워집니다.
• 메모리 사용: 전역 변수는 프로그램 종료 시까지 메모리에 남아있어 불필요한 메모리 사용을 초래할 수 있습니다.

전역 변수 사용시 주요 문제점으로는 다음과 같은 것들이 있다고 할 수 있겠습니다.