스코프(유효범위)는 자바스크립트를 포함한 모든 프로그래밍 언어의 기본적이며 중요한 개념이다. 스코프의 이해가 부족하면 다른 개념을 이해하기 어려울 수 있다.
스코프는 변수 그리고 함수와 깊은 관련이 있다.
함수의 매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있고 함수 몸체 외부에서는 참조할 수 없다고 했다. 이는 다시 말하면 매개변수를 참조할 수 있는 유효범위, 즉 스코프가 함수 몸체 내부로 한정된다는 것을 의미한다.
function add(x, y) {
// 매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있다.
// 즉, 매개변수의 스코프(유효범위)는 함수 몸체 내부다.
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 defined변수는 코드의 가장 바깥 영역뿐 아니라 코드 블록이나 함수 몸체 내에서도 선언할 수 있다. 이때 코드 블록이나 함수는 중첩될 수 있다.
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 defined변수는 자신이 선언된 위치에 의해 그 스코프가 결정된다. 변수 뿐 아니라 모든 식별자가 그렇다.
다시 말해, 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.
다음 예제가 어떻게 동작할 지 생각해보자.
var x = 'global';
function foo() {
var x = 'local';
console.log(x); // 1.
}
foo();
console.log(x); // 2.1., 2. 에서 같은 이름을 갖는 x 변수를 참조한다. 이때 자바스크립트 엔진은 이름이 같은 두 개의 변수 중에서 어떤 변수를 참조해야 할 것인지를 결정해야 한다. 이를 식별자 결정(identifier resolution)이라 한다.
자바스크립트 엔진은 스코프를 통해 어떤 변수를 참조해야 할 것인지 결정한다. 따라서 스코프란 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙이라고도 할 수 있다.
자바스크립트 엔진은 코드를 실행할 때 코드의 문맥을 고려한다. 코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는지에 따라 위 예제의 1.과 2.처럼 동일한 코드도 다른 결과를 만들어 낸다.
💡 코드의 문맥과 환경
"코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는 지"를 렉시컬 환경이라고 부른다. 즉, 코드의 문맥은 렉시컬 환경으로 이뤄진다. 이를 구현한 것이 "실행 컨텍스트"이며, 모든 코드는 실행 컨텍스트에서 평가되고 실행된다. 스코프는 실행 컨텍스트와 깊은 관련이 있다.
위 예제의 두 x 는 서로 스코프가 다른 별개의 변수이다.
- 전역 스코프 :
var x = 'global' foo함수 스코프 :var x = 'local'
이처럼 변수 이름이 충돌될 경우, 하나의 값이 유일한 식별자에 연결되도록 구분이 구별이 가능해야한다. 스코프는 이러한 경우 식별자인 변수 이름의 충돌을 방지하여 같은 이름의 변수를 사용할 수 있게 한다. 즉, 스코프는 네임스페이스이다.
코드는 전역(global)과 지역(local)로 구분할 수 있다.
| 구분 | 설명 | 스코프 | 변수 |
|---|---|---|---|
| 전역 | 코드의 가장 바깥 영역 | 전역 스코프 | 전역 변수 |
| 지역 | 함수 몸체 내부 | 지역 스코프 | 지역 변수 |
// 전역 스코프
var x = 'global x'; // 전역 변수
var y = 'global y'; // 전역 변수
// 지역 스코프
function outer() {
var z = "outer's local z"; // 지역 변수
console.log(x); // 1. global x
console.log(y); // 2. global y
console.log(z); // 3. outer's local z
// 지역 스코프
function inner() {
var x = "inner's local x"; // 지역 변수
console.log(x); // 4. inner's local x
console.log(y); // 5. global y
console.log(z); // 6. outer's local z
}
inner();
}
outer();
console.log(x); // global x
console.log(z); // ReferenceError: z is not defined전역이란 코드의 가장 바깥 영역을 말한다. 전역 변수는 어디서든지 참조할 수 있다.
위 예제에서 코드 가장 바깥 영역인 전역에서 선언된 x 변ㅅ와 y 변수는 전역 변수다. 전역 변수는 어디서든 참조할 수 있으므로 함수 내부에서도 참조할 수 있다.
지역이란 함수 몸체 내부를 말한다. 지역은 지역 스코프를 만든다. 지역 변수는 자신의 지역 스코프와 하위 지역 스코프에서 유효하다.
위 예제에서 outer 함수 내부에서 선언된 z 변수는 지역 변수다. inner 함수 내부에서 선언된 x 변수도 지역 변수다. 그런데 이름이 같은 전역 변수 x 또한 존재한다. 이때 전역 변수가 아닌 지역 변수 x 를 참조한다. 이는 자바스크립트 엔진이 스코프 체인을 통해 참조할 변수를 검색했기 때문이다.
함수는 전역에서 정의할 수도 있고 함수 몸체 내부에서 정의할 수도 있다. 그리고 함수 몸체 내부에서 정의한 함수를 중첩 함수, 중첩 함수를 포함하는 함수를 외부 함수라고 한다.
함수는 중첩될 수 있으므로 함수의 지역 스코프도 중첩될 수 있다. 이는 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖는다는 것을 의미한다. 모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프이다.
이처럼 모든 스코프는 하나의 계층적 구조로 연결된다. 이렇게 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인 이라한다.
변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색 한다.
스코프 체인은 물리적인 실체로 존재한다. 변수 선언이 실행되면 식별자가 렉시컬 환경에 키로써 등록되고, 변수 할당이 일어나면 식졀자에 해당하는 값을 변경한다.
13.2.1 의 4., 5., 6.을 살펴보자. 이를 통해 자바스크립트 엔진이 스코프 체인을 통해 어떻게 변수를 찾아내는지 이해할 수 있다.
-
- :
inner함수에서 검색하고 존재하기에, 해당 변수를 참조하고 검색을 종료
- :
-
- :
inner함수에서 검색하고 존재하지 않기에, 상위 스코프인outer지역 스코프로 이동한다. 그곳에도 존재하지 않기에 또 다시 상위 스코프인 전역 스코프로 이동한다. 존재하기에 해당 변수를 참조하고 검색을 종료
- :
-
- :
inner함수에서 검색하고 존재하지 않기에, 상위 스코프인outer지역 스코프로 이동한다. 존재하기에 해당 변수를 참조하고 검색을 종료
- :
이처럼 상위 스코프에서 유효한 변수는 하위 스코프에서 자유롭게 참조할 수 있지만 하위 스코프에서 유효한 변수를 상위 스코프에서 참조할 수 없다는 것을 의미한다.
다음 예제를 살펴보자. 전역에서 정의된 foo 함수와 bar 함수 내부에서 정의된 foo 함수가 있다.
// 전역 함수
function foo() {
console.log('global foo');
}
function bar() {
// 중첩 함수
function foo() {
console.log('local foo');
}
foo(); // 1. local foo
}
bar();위 예제의 모든 함수는 함수 이름과 동일한 이름의 식별자에 할당 된다. 1. 에서 foo 를 호출하면 자바스크립트 엔진은 함수를 호출하기 위해 먼저 함수를 가리키는 식별자 foo를 검색한다.
따라서 스코프를 "변수를 검색할 때 사용하는 규칙"이라고 표현하기보다는 "식별자를 검색하는 규칙"이라고 표현하는 편이 좀 더 적합하다.
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 블록이 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 블록만을 지역 스코프로 인정한다.
// 함수 밖에서 var 키워드로 선언된 변수는 코드 블록 내에서 선언되었다 할지라도 모두 전역 변수다.
// 따라서 x는 전역 변수다. 이미 선언된 전역 변수 x가 있으므로 x 변수는 중복 선언된다.
// 이는 의도치 않게 변수 값이 변경되는 부작용을 발생시킨다.
var x = 10;
}
console.log(x); // 10var i = 10;
// for문에서 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 i 변수의 값이 변경되었다.
console.log(i); // 5위의 두 예제들은, 함수 레벨 스코프만 인정하는 var 키워드를 사용했을 때 발생한 보작용 들이다. ES6에서는 let 과 const 키워드가 도입되었으며, 블록 레벨 스코프를 지원한다.
다음 예제의 실행 결과를 예측해보자.
var x = 1;
function foo() {
var x = 10;
bar();
}
function bar() {
console.log(x);
}
foo(); // ?
bar(); // ?위 예제의 실행 결과는 bar 함수의 상위 스코프가 무엇인지에 따라 결정 된다.
- 함수를 어디서 호출했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.
- 함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정한다.
1.은 동적 스코프 방식이다. 함수가 호추되는 시점에 동적으로 상위 스코프를 결정한다. 2.는 렉시컬 스코프 또는 정적 스코프다. 함수 정의가 평가되는 시점에 상위 스코프를 정적으로 결정한다.
자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따른다. 함수가 호출된 위치는 상위 스코프 결정에 어떠한 영향도 주지 않는다. 즉, 함수의 상위 스코프는 언제나 자신이 정의된 스코프다.
이처럼 함수의 상위 스코프는 함수 정의가 실행될 때 정적으로 결정된다. 함수 정의가 실행되어 생성된 함수 객체는 이렇게 결정된 상위 스코프를 기억한다. 함수가 호출될 때마다 함수의 상위 스코프를 참조할 필요가 있기 때문이다.