[JS] 변수 (변수할당, 호이스팅, 가비지콜렉션)

1. 변수란 무엇인가? 왜 필요한가?

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 아무리 복잡한 어플리케이션이어도 데이터를 입력받아 처리하고 결과를 출력하는 것이 전부이다. 변수는 프로그래밍 언어에서 데이터를 관리하기 위한 핵심 개념이다. 

 

10+20

 

다음을 계싼하려면 10, 20, +라는 기호의 의미를 알고 있어야 하고, 10 + 20 이라는 식의 의미도 해석할 수 있어야 한다. 

사람이 10 + 20이라는 식의 의미를 해석하면 + 기호의 의미대로 덧셈을 하기 위해 숫자 10과 20을 두뇌에 기억한다. 그리고 10과 20을 더한 결과인 30도 두뇌에 기억한다.

 

자바스크립트 엔진도 사람과 유사하게 코드를 실행한다. 

자바스크립트 엔진이 위 코드를 계산하려면 먼저 10, 20, +라는 기호(리터럴과 연산자)의 의미를 알고 있어야 하며, 10 + 20이라는 식의 의미도 해석(파싱)할 수 있어야 한다.

 

자바스크립트 엔진이 10 + 20이라는 식의 의미를 해석하면 + 연산 수행 이전에 좌변과 우변의 숫자 값인 '피연산자'를 기억한다. 

컴퓨터는 연산과 기억을 수행하는 부품이 나눠져 있는데, CPU에서 연산을 수행하고 메모리를 사용해 데이터를 기억한다.

 

메모리(memory)는 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀의 집합체다.

메모리 셀 하나의 크기는 1바이트(8비트)이며, 컴퓨터는 메모리 셀의 크기, 즉 1바이트 단위로 데이터를 저장하거나 읽어들인다.

 

각 셀은 고유의 메모리 주소를 갖고 이는 메모리 공간의 위치를 나타낸다.

ex) 4GB 메모리는 0부터 4,294,967,295 까지의 메모리 주소를 갖는다.

또한 컴퓨터는 모든 데이터를 2진수로 처리한다. 따라서 메모리에 저장되는 데이터는 데이터의 종류와 상관없이 모두 2진수로 저장된다.

 

결과값인 30도 메모리에 저장이 되었지만, 변수를 사용하지 않으면 이를 재사용할 수 없다는 문제점이 있다.

자바스크립트는 메모리 공간에 직접 접근하는 것을 허용하지 않는다.

왜냐하면 메모리 주소를 통해 값에 직접 접근하는 것은 실수로 운영체제가 사용하고 있는 값은 변경하는 등의 치명적 오류를 발생시킬 가능성이 높기때문이다.

 

만약 직접적인 메모리 접근을 혀용하더라도 문제가 있다. 코드가 실행될 때 메모리의 상황에 따라 주소가 임의로 결정된다. 

 

따라서 동일한 컴퓨터에서 동일한 코드를 실행해도 코드가 실행될 때마다 값이 저장될 메모리의 주소는 변경되지 않는다. 이처럼 코드가 실행되기 이전에는 값이 저장된 메모리 주소를 알 수 없고, 알려주지도 않는다. 따라서 메모리 주소를 통해 값에 직접 접근하려는 시도는 올바른 방법이 아닌 것이다.

 

이러한 문제를 해결해주는 것이 바로 '변수(Variable)'이다.

변수는 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름을 말한다.

간단히 말하면 변수는 값의 위치를 가리키는 상징적인 이름이다. 상징적인 이름인 변수는 프로그래밍 언어의 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 값이 저장된 메모리 공간의 주소로 치환되어 실행된다.

 

이를 식별자(identifier)라고도 하는데 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있는 것에 유의해야 한다. 

이는 네이밍 규칙을 준수해야 하며 선언에 의해 자바스크립트 엔진에 식별자의 존재를 알린다.

 

2. 변수선언

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변수선언이란 변수를 생성하는 것을 말한다. 즉 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고 변수 이름과 확보된 메모리 공간의 주소를 연결해서 값을 저장할 수 있게 준비하는 것이다.

 

변수 선언에 의해 확보된 메모리 공간은 화보가 해제되기 전까지는 누구도 확보된 메모리 공간을 사용할 수 없도록 보호되므로 안전한 사용이 가능하다.

 

변수를 사용하려면 반드시 선언이 필요하다. 변수를 선언할 때는 var, let, const 키워드를 사용한다.

ES6 이전에는 var 키워드가 유일한 변수 선언 키워드였지만, ES6 도입 이후 let과 const 키워드가 추가되었다.

var score;

다음과 같이 변수를 선언하면, 확보된 메모리 공간에는 자바스크립트 엔진에 의해 undefined라는 값이 암묵적으로 할당되어 초기화된다. 

 

자바스크립트 엔진은 변수선언을 다음과 같은 2단계에 거쳐 수행한다

선언 단계 : 변수 이름을 등록해서 자바스크립트 엔진에 변수의 존재를 알린다.

초기화 단계 : 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고 암묵적으로 Undefined를 할당해 초기화한다.

만약 초기화 단계를 거치지 않으면 확보된 메모리 공간에는, 이전에 다른 애플리케이션이 사용했던 값이 남아있을 수 있다. 이러한 값을 쓰레기 값이라고 한다. 자바스크립트의 var 키워드는 암묵적으로 초기화를 수행하므로 이러한 위험으로부터 안전하다는 특징이 있다.

 

변수를 사용하려면 반드시 선언이 필요하다. 변수뿐만 아니라 함수와 클래스 등을 포함한 모든 식별자는 선언하지 않은 식별자에 접근하면 ReferenceError(참조 에러)가 발생한다. 

ReferenceError는 식별자를 통해 값을 참조하려 했지만, 자바스크립트 엔진이 등록된 식별자를 찾을 수 없을 때 발생하는 에러이다.

 

 

3. 변수 선언의 실행 시점과 변수 호이스팅

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console.log(name) // undefined

var name // 변수 선언

 

변수 선언문보다 변수를 참조하는 console.log 코드가 앞에 있다.

자바스크립트는 인터프리터에 의해 한 줄씩 순차적으로 실행되므로 첫 째줄에서 ReferenceError가 발생할 것처럼 보인다.

하지만 참조 에러가 발생하지 않고, undefined가 출력된다.

 

이유는 변수 선언이 소스코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점인 '런타임(ruuntime)'이 아니라 그 이전 단계에서 먼저 실행되기 때문이다. 변수선언이 소스코드가 순차적으로 실행되는 런타임 이전 단계엣거 먼저 실행된다는 증거이다. 

이처럼 변수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 변수 호이스팅(varaible hoisting)이라고 한다.

변수 선언뿐만 아니라 var, let, const, function, function*, class 키워드를 사용해서 선언하는 모든 식별자는 호이스팅된다. 

 

 

4. 값의 할당

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변수에 값을 할당할 때는 할당 연산자 '='를 사용한다. 할당 연산자는 우변의 값을 좌변의 변수에 할당한다.

 

var score;
score = 80;

// var score = 80

 

자바스크립트 엔진은 변수 선언과 값의 할당을 하나의 문으로 단축 표현해도 변수 선언과 값의 할당을 2개의 문으로 나누어 각각 실행한다.

 

주의해야할 점은 변수 선언과 값의 할당의 실행 시점이 다르다는 것이다.

변수 선언은 소스코드가 순차적으로 실행되는 런타임 시점 이전에 먼저 실행되고

값의 할당은 소스코드가 순차적으로 실행되는 런타임 시전에 실행된다.

 

console.log(score); // undefined

var score;
score = 80;

console.log(score); // 80

 

여기서 주의할 점은 변수에 값을 할당할 때는 이전 값 undefined가 저장되어 있던 메모리 공간을 지우고 그 메모리 공간에 할당 값 80을 새롭게 저장하는 것이 아니라, 새로운 메모리 공간을 확보하고 그곳에 할당 값 80을 저장한다는 점에 주의해야 한다.

 

변수에 값을 재할당하면 변수의 값을 이전 값에서 새롭게 재할당한 값 100으로 변경된다.

그림과 같이 이전 값 80이 저장된 메모리 공간을 지우고 90을 새롭게 저장하는 것이 아니라, 새로운 메모리 공간을 확보하고 그 메모리 공간에 숫자 값 90을 저장한다.

 

이것은 다시 말해 undefined와 80이 저장된 메모리 값은 더이상 필요하지 않은 것이다.

이러한 불필요한 값들은 가비지 콜렉터에 의해 메모리에서 자동 해제된다. 단, 메모리에서 언제 해제될지는 예측할 수 없다.

 

해당 글은 [모던 자바스크립트 Deep Dive - 저자 이응모] 도서의 내용을 정리한 글입니다.