스코프

스코프(scope, 유효 범위)

모든 식별자(변수 이름, 함수 이름, 클래스 이름 등)는 자신이 선언된 위치에 의해 다른 코드가 식별자 자신을 참조할 수 있는 유효 범위가 결정됩니다. 이를 스코프(식별자가 유효한 범위)라 합니다.

 

var x = 'global';

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

foo();

console.log(x); // 2️⃣ 'global'

코드의 가장 바깥 영역과 foo 함수 내부에 같은 이름의 변수 x를 선언하고, 1️⃣과 2️⃣에서 x를 참조합니다.

이때 자바스크립트 엔진은 이름이 같은 두 변수 중 어떤 변수를 참조할 것인지를 결정해야 합니다. 이를 식별자 결정(identifier resolution)이라 합니다. 자바스크립트 엔진은 스코프를 통해 어떤 변수를 참조할지 결정합니다.

 

즉, 스코프란 자바스크립트 엔진이 식별자를 검색할 때 사용하는 규칙이라고 할 수 있습니다.

 

자바스크립트 엔진은 코드를 실행할 때 코드의 문맥(context)를 고려합니다. 코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는지에 따라 1️⃣과 2️⃣처럼 동일한 코드도 다른 결과를 만들어냅니다.

코드가 어디서 실행되며 주변에 어떤 코드가 있는지를 렉시컬 환경(lexical environment)이라고 합니다.
코드의 문맥(context)은 렉시컬 환경으로 이뤄지고, 이를 구현한 것이 실행 컨텍스트(execution context)입니다.

 

위 예제 코드에서 가장 바깥에 선언한 x는 어디서든 참조할 수 있지만 foo 함수 내부에서 선언한 x는 foo 함수 내부에서만 참조할 수 있습니다.

이때 두 개의 x는 식별자 이름은 동일하지만 유효 범위가 다른 별개의 변수입니다.

만약 스코프라는 개념이 없다면 같은 이름을 갖는 변수는 충돌을 일으키므로 프로그램 전체에서 하나밖에 사용할 수 없게 됩니다.

 

식별자는 어떤 값을 구별할 수 있어야 하므로 유일(unique)해야 합니다. 따라서 식별자인 변수 이름은 중복될 수 없습니다. 즉, 하나의 값은 유일한 식별자에 연결(name binding)되어야 합니다.

 

예를 들어, 파일 이름은 하나의 파일을 구별하여 식별할 수 있는 식별자입니다. 파일 이름은 유일해야 하지만, 폴더(디렉토리)가 다르다면 같은 이름의 파일이 있을 수 있습니다. 폴더와 마찬가지로 프로그래밍 언어에서는 스코프(유효 범위)를 통해 식별자인 변수 이름의 충돌을 방지합니다. 한 폴더 내에서는 같은 이름의 파일이 있을 수 없는 것처럼, 스코프 내에서 식별자는 유일해야 합니다. 하지만 다른 스코프에는 같은 이름의 식별자를 사용할 수 있습니다.

var 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언이 허용됩니다. 하지만 자바스크립트 엔진에 의해 나중에 선언된 변수는 var 키워드가 없는 것처럼 동작합니다. 이는 의도치 않게 변수 값이 재할당되는 부작용을 발생시킵니다.

function foo() {
  var x = 1;
  var x = 2; // var 키워드가 없는 것처럼(x = 2;) 동작
  console.log(x); // 2
}
foo();​

하지만 let이나 const 키워드로 선언된 변수는 같은 스코프 내에서 중복 선언을 허용하지 않습니다.

function bar() {
  let x = 1;
  let x = 2; // SyntaxError: Identifier 'x' has already been declared
}
bar();​

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스코프의 종류

코드는 전역(global)과 지역(local)으로 구분할 수 있습니다.

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

이때 변수는 자신이 선언된 위치(전역 또는 지역)에 의해 자신의 스코프가 결정됩니다. 즉, 

• 전역에서 선언된 변수는 전역 스코프를 갖는 전역 변수이고,
• 지역에서 선언된 변수는 지역 스코프를 갖는 지역 변수입니다.

var x = "global x";
var y = "global y";

function outer() {
  var z = "outer's local z";
  
  console.log(x); // 1️⃣ global x
  console.log(y); // 2️⃣ global y
  console.log(z); // 3️⃣ outer's local z
  
  function inner() {
    var x = "inner's local x";
    
    console.log(x); // 4️⃣ inner's local x
    console.log(y); // 5️⃣ global y
    console.log(z); // 6️⃣ outer's local z
  }
  
  inner();
} 
 
outer();

console.log(x); // 7️⃣ global x
console.log(z); // 8️⃣ ReferenceError: z is not defined

위 예제 코드에서

• 가장 바깥 영역이 전역(global)입니다. 전역은 전역 스코프(global scope)를 만듭니다. 전역에서 선언한 변수는 전역 스코프를 갖는 전역 변수(global variable)가 됩니다. 
  • 가장 바깥에 선언한 x, y는 전역 변수입니다. 전역 변수는 어디서든 참조할 수 있습니다.(1️⃣, 2️⃣, 5️⃣, 7️⃣)
• 함수 몸체 내부는 지역(local)입니다. 지역은 지역 스코프(local scope)를 만듭니다. 지역에서 선언한 변수는 지역 스코프를 갖는 지역 변수(local variable)가 됩니다.
  • 함수 outer 내부에서 선언한 z, 함수 inner 내부에서 선언한 x는 지역 변수입니다. 지역 변수는 자신의 지역 스코프와 하위 지역 스코프에서 유효합니다.(3️⃣, 4️⃣, 6️⃣) 함수 내부에서 선언한 변수를 함수 외부에서 호출하면 참조 에러가 발생합니다.(8️⃣)

스코프 체인(scope chain)

함수는 전역에서 정의할 수도 있고, 함수 몸체 내부에서 정의할 수도 있습니다. 함수 몸체 내부에 정의한 함수를 중첩 함수(nested function), 중첩 함수를 포함하는 함수를 외부 함수(outer function)라고 합니다.

 

함수가 중첩되면 지역 스코프도 중첩됩니다. 그렇게 되면 스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖게 됩니다. 즉, 중첩 함수의 지역 스코프는 해당 중첩 스코프를 포함하는 외부 함수의 지역 스코프와 계층적 구조를 갖습니다. 이떄 외부 함수의 지역 스코프를 중첩 함수의 상위 스코프라 합니다.

 

위 예제 코드에서

• inner 함수가 만든 지역 스코프의 상위 스코프는 outer 함수의 지역 스코프이고, 
• outer 함수의 지역 스코프의 상위 스코프는 전역 스코프입니다.

이처럼 모든 스코프는 하나의 계층 구조로 연결되며, 모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프입니다. 이렇게 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인(scope chain)이라 합니다.

 

변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색(indentifier resolution)합니다.

 

스코프 체인은 물리적인 실체로 존재합니다. 자바스크립트 엔진은 코드(전역 코드와 함수 코드)를 실행하기에 앞서 렉시컬 환경을 실제로 생성합니다. 변수 선언이 실행되면 식별자가 렉시컬 환경에 키(key)로 등록되고, 변수 할당이 일어나 식별자에 해당하는 값을 변경합니다. 변수의 검색도 렉시컬 환경 위에서 이뤄집니다.

 

자바스크립트 엔진은 변수를 참조하는 코드의 스코프에서부터 스코프 체인을 따라 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색합니다. 상위 스코프에서 유효한 변수는 하위 스코프에서 자유롭게 참조할 수 있지만, 하위 스코프에서 유효한 변슈를 상위 스코프에서 참조할 수는 없습니다.

 

다시 한 번 위의 예제 코드를 보면, 함수 inner 내부에서 y를 참조하려 했을 때(5️⃣),

inner 스코프 내부에 변수 y가 없음 → outer 스코프 내부에 변수 y가 없음 → 전역 스코프에 있는 변수 y 참조

의 과정을 거치는 것입니다.

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함수 레벨 스코프

지역은 함수 몸체 내부를 말하고 지역은 지역 스코프를 만듭니다. 즉, 코드 블록이 아니라 함수에 의해서만 지역 스코프가 생성되는 것입니다.

 

C나 자바 등 대부분의 프로그래밍 언어는 함수 몸체만이 아니라 모든 코드 블록(if, for, while, try/catch 등)이 지역 스코프를 만듭니다. 이러한 특성을 블록 레벨 스코프(block level scope)라 합니다.

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

var i = 10;

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

console.log(i); // 5

전역 변수 i가 선언됐고, for 문에서 반복을 위해 변수 i가 선언됐습니다. var 키워드는 함수 레벨 스코프만 인정하므로 함수가 아닌 코드 블록에서 선언된 변수는 전역 변수입니다. 따라서 변수 i가 중복 선언되고 의도치 않게 전역 변수 i의 값이 재할당됐습니다.

 

ES6에서 도입된 let, const 키워드는 블록레벨 스코프를 지원합니다.

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렉시컬 스코프

아래의 예제 코드를 실행하면 어떤 결과가 나올까요?

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 결정됩니다.

 

우리는 두 가지 패턴을 예측할 수 있습니다.

1. 함수를 어디서 호출했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정(bar 함수의 상위 스코프는 foo 함수와 전역 스코프)
2. 함수를 어디서 정의했는지에 따라 함수의 상위 스코프를 결정(bar 함수의 상위 스코프는 전역 스코프)

첫 번째 방식을 동적 스코프(dynamic scope)라고 합니다. 함수가 호출ㄹ되는 시점에 동적으로 상위 스코프를 결정해야 하기 때문이죠.

두 번째 방식을 렉시컬 스코프(lexical scope) 또는 정적 스코프(static)라고 합니다. 동적 스코프와 다르게 함수 정의가 평가되는 시점에 상위 스코프가 정적으로 결정됩니다. 자바스크립트를 비롯한 대부분의 프로그래밍 언어는 렉시컬 스코프를 따릅니다.

 

자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르므로 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정합니다. 함수가 호출된 위친느 상위 스코프 결정에 어떠한 영향도 주지 않습니다. 즉, 함수의 상위 스코프는 언제나 자신이 정의된 스코프입니다.

 

이처럼 함수의 상위 스코프는 함수 정의가 실행될 때 정적으로 결정됩니다. 함수 정의(함수 선언문 또는 함수 표현식)가 실행되어 생성된 함수 객체는 이렇게 결정된 상위 스코프를 기억합니다. 함수가 호출될 때마다 함수의 상위 스코프를 참조할 필요가 있기 때문입니다.

 

예제 코드에서 bar는 전역에서 정의된 함수입니다. 함수 선언문으로 정의된 bar 함수는 전역 코드가 실행되기 전에 먼저 평가되어 함수 객체를 생성합니다. 이때 생성된 bar 함수 객체는 자신이 정의된 스코프, 즉 전역 스코프를 기억하고 bar 함수가 호출되면 호출된 곳이 어디인지 관계없이 젼역 스코프를 상위 스코프로 사용합니다.

 

 

따라서 위 예제 코드를 실행하면 전역 변수 x의 값인 1을 두 번 출력합니다.

 

렉시컬 스코프는 클로저와 깊은 관계가 있습니다.