변수는 무엇이고, 왜 필요할까? [Today I Learned

여러 날에 걸쳐 공부한 걸 한번에 정리해서

글이 많이 길다...

변수 예시

var a = 10;

변수를 알아보기에 앞서,

컴퓨터는 어떻게 메모리에 값을 저장하고 계산하는가?

예를 들어 10 + 20 = 30 이라는 식을 계산하고 저장하려면?

👉컴퓨터는 CPU 를 사용해 연산하고, 메모리(memory)를 사용해 데이터를 기억한다.

01. 메모리(Memory)란?

=> 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀의 집합체

1. 메모리 셀 1개는 1바이트

각 셀은 고유의 메모리 주소를 갖는다.
- 메모리 주소 : 메모리 공간의 위치를 의미

2. 컴퓨터는 즉, 1바이트 단위로 데이터를 저장하거나 읽어들인다.

3. 컴퓨터는 모든 데이터를 2진수로 처리

메모리에 저장되는 데이터는 데이터의 종류(숫자, 텍스트, 이미지, 동영상)에 상관없이 모두 2진수로 저장됨
- 2진수 : 0과 1로 이루어진 숫자 조합

10 + 20 = 30 이라는 식이 있을 때

컴퓨터의 메모리는 10, 20 이라는 데이터를 저장해놓고 있어야 하고

결과값 30이 도출되면 30도 메모리에 저장해야 한다.

02. 메모리에 저장된 값 가져다 쓰는 법?

10 + 20 의 결과로 30이 도출되었다.

이 결과값 30을 가져다 쓰기 위해서는?

단 한번만 사용하는 것은 문제가 없겠지만 ⇒ 만약 연산결과 30을 여러 번 재사용하고 싶다면
- 메모리에 저장된 30을 메모리 주소를 통해 직접 접근하는 방법 외에는 없다!

하지만, 메모리 주소를 통해 직접 접근하는 방법은 치명적 오류를 발생시킴

시스템을 멈추게 하는 치명적인 오류 발생

실수로 운영체제가 사용하고 있는 값을 변경하면 시스템을 멈추게 하는 치명적인 오류가 발생할 수 있기 때문에 ⇒ 자바스크립트 개발자의 직접적인 메모리 제어를 허용하지 않음

메모리 주소는 계속 변한다

값이 저장될 메모리 주소는 코드가 실행될 때 메모리의 상황에 따라 임의로 결정됨
동일한 컴퓨터에서 동일한 코드를 실행해도 코드가 실행될 때마다 값이 저장될 메모리 주소는 변경된다.
코드가 실행되기 이전에는 값이 저장된 메모리 주소를 알 수 없으며, 알려주지도 않음

즉, 메모리 주소를 통해 값에 직접 접근하려는 시도는 올바른 방법이 아니다.

프로그래밍 언어는 기억하고 싶은 값을 메모리에 저장하고,

저장된 값을 읽어 들여 재사용하기 위해,

03. 변수라는 메커니즘을 제공한다

💡 변수 : 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름

변수

프로그래밍 언어에서 값을 저장하고 참조하는 매커니즘
값의 위치를 가리치는 상징적인 이름
변수는 프로그래밍 언어의 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 값이 저장된 메모리 공간의 주소로 치환되어 실행된다.

즉, 개발자가 직접 메모리 주소를 통해 값을 저장하고 참조할 필요가 없고, 변수를 통해 안전하게 값에 접근할 수 있다.

변수에 여러 값을 저장하려면?

변수는 하나의 값을 저장하기 위한 매커니즘!

여러 개의 값을 저장하고 싶다면, 여러 개의 변수를 사용해야 한다.

단, 배열이나 객체 같은 자료구조를 사용하면 관련이 있는 여러 개의 값을 그룹화해서 하나의 값처럼 사용할 수 있다.

변수에 값을 저장하는 것을 할당이라하고

var result = 10 + 20;

변수에 저장된 값을 읽어 들이는 것을 참조라고 한다.

result;

04. 식별자..?

변수의 이름을 식별자 라고도 한다.

식별자 : 어떤 값을 구별해서 식별할 수 있는 고유한 이름

식별자는 메모리 공간에 저장되어 있는 어떤 값을 구별해서 식별해낼 수 있어야 한다.
- 이를 위해, 식별자는 어떤 값이 저장되어 있는 메모리 주소를 기억(저장)해야한다.
- 식별자는 값이 저장되어 있는 메모리 주소와 매핑 관계를 맺으며, 이 매핑 정보도 메모리에 저장되어야 한다.

💡 이처럼, 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있다.

식별자는 변수 뿐만 아니라, 함수, 클래스 등의 이름은 모두 식별자다

식별자인 변수 이름으로는 메모리 상에 존재하는 변수 값을 식별할 수 있고

함수 이름으로는 메모리 상에 존재하는 함수를 식별할 수 있다. (자바스크립트에서 함수는 값이다.)

💡 메모리 상에 존재하는 어떤 값을 식별할 수 있는 이름은 모두 식별자라고 부른다.

변수, 함수, 클래스 등의 이름과 같은 식별자는 네이밍 규칙을 준수해야 하며, 선언에 의해 자바스크립트 엔진에 식별자의 존재를 알린다.

05. 변수 선언

var score;

변수 선언이란

변수를 생성하는 것
정확히 ⇒ 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고 변수 이름과 확보된 메모리 공간의 주소를 연결해서 값을 저장할 수 있게 준비하는 것

📍 잠깐! 이것만 짚고 넘어갈게요

변수를 선언할 때는 var, let, const 가 있다.

var 키워드는 여러 단점이 존재

블록 레벨 스코프를 지원하지 않고 함수레벨 스코프를 지원한다는 것
- 의도치 않게 전역 변수가 선언되어 심각한 부작용이 발생하기도 함

💡 let, const 는 var의 여러 단점을 보완하기 위해서 도입되었다

ES6 이전 사양에서는 var 키워드를 사용하고, ES6 이후 사양에서는 let, const 등이 사용되었을 것이다.

ES6는 기본적으로 하위 호환성을 유지하면서 ES5 기반위에 새로운 기능을 추가한 것
ES6 사양을 기준으로 자바스크립트를 학습한다 하더라도 ES5 사양을 잘 알아둘 필요가 있다.
- ES5 를 잘 이해하고 있으면 ES6 를 더욱 빠르고 명확하게 이해할 수 있기 때문

변수의 선언과 초기화

var score;

위 변수 선언문은 다음과 같이 변수 이름을 등록하고 값을 저장할 메모리 공간을 확보한다.

💡 변수를 선언한 이후, 아직 변수에 값을 할당하지 않았다.

따라서 변수 선언에 의해 확보된 메모리 공간은 비어 있을 것으로 생각할 수 있으나,

확보된 메모리 공간에는 자바스크립트 엔진에 의해 undefined 라는 값이 암묵적으로 할당되어 초기화 된다.

만약 초기화 단계를 거치지 않으면?

확보된 메모리 공간에는 이전에 다른 애플리케이션이 사용했던 값이 남아 있을 수 있다.
- 이러한 값을 쓰레기 값이라 한다.
즉, 메모리 공간을 확보 후, 값을 할당하지 않은 상태에서 곧바로 변수 값을 참조하면 쓰레기 값이 나올 수 있다.
자바스크립트의 var 는 암묵적으로 초기화 하므로 이러한 위험으로부터 안전하다.

자바스크립트의 변수 선언 단계

선언 단계 : 변수 이름을 등록해서 자바스크립트 엔진에 변수의 존재를 알린다.
초기화 단계 : 값을 저장하기 위한 메모리 공간을 확보하고 암묵적으로 undefined 를 할당해 초기화 한다.

변수를 사용하려면 반드시 선언이 필요하다.

만약 선언하지 않은 식별자에 접근하면 ReferenceError(참조 에러)가 발생한다.
- 식별자를 통해 값을 참조하려 했지만 자바스크립트 엔진이 등록된 식별자를 찾을 수 없을 때 발생하는 에러다

변수 선언의 실행 시점과 변수 호이스팅

console.log(score) //undefined

var score; //변수 선언문

자바스크립트 코드는 인터프리터에 의해 한 줄씩 순차적으로 실행된다.

console.log(score)가 가장 먼저 실행되고 ⇒ 이 시점에는 아직 변수의 선언이 실행되지 않음
- 참조 에러(ReferenceError) 가 발생해야 할 것 같지만
- ⇒ 참조 에러가 발생하지 않고 undefined 가 출력이 된다.
그 다음 score 변수의 선언이 실행된다.

💡 변수 선언이 런타임(소스코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점)이 아니라, 그 이전 단계에서 먼저 실행되기 때문!

자바스크립트 엔진은 소스코드를 한 줄씩 순차적으로 실행하기에 앞서 먼저 소스코드의 평가과정을 거치면서, 소스코드를 실행하기 위한 준비를 한다.
소스코드의 평가 과정에서
- 자바스크립트 엔진은 변수 선언을 포함한 모든 선언문(변수 선언문, 한수 선언문)을 소스코드에서 찾아내 먼저 실행한다.
- 소스코드 평가 과정이 끝나면 비로소 변수 선언을 포함한 모든 선언문을 제외하고 소스 코드를 한 줄씩 순차적으로 실행한다.

💡 즉, 자바스크립트 엔진은 변수 선언이 소스코드의 어디에 있든 상관없이 다른 코드보다 먼저 실행한다.

따라서, 변수 선언이 소스코드의 어디에 위치하는지와 상관없이 어디서든지 변수를 참조할 수 있다.

다시 정리하자면, 변수 선언(선언단계, 초기화 단계)이 런타임(소스코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점) 이전 단계에서 먼저 실행된다.

이처럼 변수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것 처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 변수 호이스팅(variable hoisting)이라 한다.

값의 할당

var score; //변수 선언

score = 80; //값의 할당

변수 선언과 값의 할당을 2개의 문으로 나누어 표현한 것

var score = 80; //변수 선언과 값의 할당

변수 선언과 값의 할당을 하나의 문으로 단축할 수 있다.

2개의 문으로 나누어 표현한 것과 하나의 문으로 단축하여 표현한 코드는 정확히 동일하게 동작한다.

즉, 자바스크립트 엔진은 변수 선언과 값의 할당을 하나의 문으로 단축 표현해도 변수 선언과 값의 할당을 2개의 문으로 나누어서 각각 실행한다.

이때, 변수 선언과 값의 할당 실행 시점이 다르다는 것!

변수 선언 ⇒ 런타임(소스 코드가 순차적으로 실행되는 시점) 이전에 먼저 실행
값의 할당 ⇒ 소스코드가 순차적으로 실행되는 시점인 런타임에 실행된다.

console.log(score); //undefined

var score; // 1)변수 선언
score = 80; // 2)값의 할당

console.log(score); //80

1) 변수 선언 은 런타임 이전에 먼저 실행되고
2) 값의 할당은 런타임에 실행된다.
즉, score 변수에 값을 할당하는 시점에는 이미 변수 선언이 완료된 상태이고, undefined 가 초기화 되어있다.
- 즉, score 변수에 값을 할당하면, score 변수의 값은 undefined 에서 새로 할당한 숫자 값 80으로 변경(재할당)된다.

console.log(score); //undefined

var score = 80; //위 2개의 문과 같은 의미

console.log(score); //80

변수의 선언과 값의 할당을 단축 표현해도 자바스크립트 엔진은 변수의 선언과 값을 할당을 2개의 문으로 나누어 각각 실행한다.
- 따라서 변수에 undefined 가 할당되어 초기화 되는 것은 변함이 없다.

변수에 값을 할당할 때

이전 값 undefined 가 저장되어 있던 메모리 공간을 지우고 그 메모리 공간에 할당 값 80을 새롭게 저장하는 것이 아니라
- ⇒ 새로운 메모리 공간을 확보하고 그 곳에 할당 값 80을 저장한다
- score 변수의 이전 값인 undefined 는 어떤 변수도 값으로 갖고 있지 않다.
  - 즉, 어떤 식별자와도 연결되어 있지 않다.
  - 이것은 undefined 가 더 이상 필요하지 않다는 것을 의미.(단, 메모리에서 언제 해제될 지는 예측할 수 없다)
  - ⇒ 이러한 불필요한 값은 가비지 콜렉터에 의해 메모리에서 자동 해제된다.

💡 가비지 콜렉터 : 어플리케이션이 할당한 메모리 공간을 주기적으로 검사하여 더 이상 사용되지 않는 메모리를 해제하는 기능

더 이상 사용되지 않는 메모리란, 간단히 말해 어떤 식별자도 참조하지 않는 메모리 공간을 의미
자바스크립트는 가비지 콜렉터를 내장하고 있는 매니지드 언어
⇒ 가비지 콜렉터를 통해 메모리 누수를 방지한다.

문제 : 아래 예제의 실행 결과는 무엇일까?

console.log(score); //undefined

score = 80; // 값의 할당
var score; // 변수 선언

console.log(score); //80

=> var score 는 호이스팅되어 변수 선언(선언과 초기화)가 되기 때문에 맨 위 console.log 는 undefined 를 출력하고,

score = 80; 은 런타임에서 실행되며 순차적으로 내려와 맨 아래 console.log 는 80 을 출력한다....?!!

값의 재할당

var score = 80;
score = 90;

var 키워드로 선언한 변수는 값을 재할당할 수 있다.
재할당은 현재 변수에 저장된 값을 버리고 새로운 값을 저장하는 것.

💡 var 키워드로 선언한 변수는 선언과 동시에 undefined 로 초기화되기 때문에 엄밀히 말하면 변수에 처음으로 값을 할당하는 것도 사실은 재할당이다

재할당은 변수에 저장된 값을 다른 값으로 변경 ⇒ 그래서 변수라고 함(변할 수 있는 수)

만약 값을 재할당 할 수 없어서 변수에 저장된 값을 변경할 수 없다면 변수가 아니라 상수(constant)임

상수는 한번 정해지면 변하지 않는 값
즉, 상수는 한 번만 할당할 수 있는 변수

참고

서적 : 모던 자바스크립트 Deep Dive

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