[Deep Dive] 11장 원시 값과 객체의 비교

Posted Apr 26, 2022

By songmiok

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자바스크립트가 제공하는 7가지 데이터 타입 (숫자, 문자열, 불리언, null, undefined, 심벌, 객체타입)은 크게 원시타입과 객체타입으로 구분할 수 있다.

데이터 타입을 원시타입과 객체타입으로 구분하는 이유는 무엇일까?

원시타입과 객체타입은 근본적으로 다르다는 의미일 것이다. 원시타입과 객체타입은 크게 세 가지 측면에서 다르다.

원시타입의 값, 즉 원시 값은 변경 불가능한 값이다. 이해 비해 객체(참조) 타입의 값, 즉 객체는 변경 가능한 값이다.
원시 값을 변수에 할당하면 변수(확보된 메모리 공간)에는 실제 값이 저장된다. 이에 비해 객체를 변수에 할당하면 변수(확보된 메모리 공간)에는 참조 값이 저장된다.
원시 값을 갖는 변수를 다른 변수에 할당하면 원본의 원시 값이 복사되어 전달된다. 이를 갑셍 의한 전달이라 한다. 이해 비해 객체를 가리키는 변수를 다른 변수에 할당하면 원본의 참조 값이 복사되어 전달된다. 이를 참조에 의한 전달이라 한다.

11.1 원시 값

11.1.1 변경 불가능한 값

원시타입의 값, 즉 원시 값은 변경 불가능한 값이다. 다시 말해 한번 생성된 원시 값은 읽기 전용 값으로서 변경할 수 없다.

값의 이러한 특성을 불변성이라 한다.

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

값은 변수에 저장된 데이터로서 표현식이 평가되어 생성된 결과를 말한다.

변경 불가능하다는 것은 변수가 아니라 값에 대한 진술이다.

“원시 값은 변경 불가능하다는 말은 원시 값 자체를 변경할 수 없다는 것이지 변수 값을 변경할 수 없다는 것이 아니다. 변수는 언제든지 재할당을 통해 변수 값을 변경(엄밀히 말하자면 교체)할 수 있다.

  
// const 키워드를 사용해 선언한 변수는 재할당이 금지된다.
// 상수는 재할당이 금지된 변수일 뿐이다.
const o = {};

// const 키워드를 사용해 선언한 변수에 할당한 원시 값(상수)는 변경할 수 없다.
// 하지만 const 키워드를 사용해 선언한 변수에 할당한 객체는 변경할 수 있다.
o.a = 1;
console.log(o);	// {a:1}

원시 값은 변경 불가능한 값, 즉 읽기 전용 값이다. 원시 갑은 어떤 일이 있어도 불변한다. 이러한 원시 값의 특성은 데이터의 신뢰를 보장한다.

원시 값을 저장한 변수에 새로운 원시 값을 재할당하면 새로운 메모리 공간을 확보하고 재할당한 원시 값을 저장한 후, 변수는 새롭게 재할당한 원시 값을 가리킨다. 이때 변수가 참조하던 메모리 공간의 주소가 바뀐다.

변수가 참조하던 메모리 공간의 주소가 변경된 이유는 변수에 할당된 원시 값이 변경 불가능한 값이기 때문이다.

만약 원시 값이 변경 가능한 값이라면 변수에 새로운 원시 값을 재할당했을 때 변수가 가리키던 메모리 공간의 주소를 바꿀 필요 없이 원시 값 자체를 변경하면 그만이다.

11.1.2 문자열과 불변성

원시 갑을 저장하려면 먼저 확보해야 하는 메모리 공간의 크기를 결정해야 한다. 이를 위해 원시 타입별로 메모리 공간의 크기가 미리 정해져 있따고 했다. 단, ECMAScript 사양에 문자열 타입(2바이트)과 숫자 타입(8바이트) 이외의 원시 타입은 크기를 명확히 규정하고 있지는 않아서 브라우저 제조사의 구현에 따라 원시 타입의 크기는 다를 수 있다.

원시 값인 문자열은 다른 원시 값과 비교할 때 독특한 특징이 있다. 문자열은 0개 이상의 문자로 이뤄진 집합을 말하며, 1개 이상의 문자는 2바이트의 메모리 공간에 저장된다. 따라서 문자열은 몇 개의 문자로 이뤄졌느냐에 따라 필요한 메모리 공간의 크기가 결정된다. 숫자 값은 1도, 1000000도 동일한 8바이트가 필요하지만 문자열의 경우(실제와는 다르지만 단순하게 계산했을 때) 1개의 문자로 이뤄진 문자열은 2바이트, 10개의 문자로 이뤄진 문자열은 20바이트가 필요하다.

  
// 문자열은 0개 이상의 문자로 이뤄진 집합이다.

var str1 = '';	// 0개의 문자로 이뤄진 문자열 (빈 문자열)
var str2 = 'Hello';	// 5개의 문자로 이뤄진 문자열

자바스크립트는 개발자의 편의를 위해 원시 타입인 문자열 타입을 제공한다. 이는 자바스크립트의 장점 중 하나다. 자바스크립트의 문자열은 원시 타입이며, 변경 불가능하다. 이것은 문자열이 생성된 이후에는 변경할 수 없음을 의미한다.

  
var str = 'Hello';
str = 'world';

첫 번째 문이 실행되면 문자열 ‘Hello’가 생성되고 식별자 str은 문자열 ‘Hello’가 저장된 메모리 공간의 첫 번째 메모리 셀 주소를 가리킨다. 그리고 두 번째 문이 실행되면 이전에 생성된 문자열 ‘Hello’를 수정하는 것이 아니라 새로운 문자열 ‘world’를 메모리에 생성하고 식별자 str은 이것을 가리킨다.

이때 문자열 ‘Hello’와 ‘world’는 모두 메모리에 존재한다.

식별자 str은 문자열 ‘Hello’를 가리키고 있다가 문자열 ‘world’를 가리키도록 변경되었을 뿐이다.

문자열의 한 문자를 변경해 보자. 문자열은 유사 배열 객체이면서 이터러블이므로 배열과 유사하게 각 문자에 접근할 수 있다.

유사 배열 객체

유사 배열 객체란 마치 배열처럼 인덱스로 프로퍼티 값에 접근 할 수 있고 length 프로퍼티를 갖는 객체를 말한다. 문자열은 마치 배열처럼 인덱스를 통해 각 문자에 접근할 수 있으며, length 프로퍼티를 갖기 때문에 유사 배열 객체이고 for문으로 순회할 수도 있다.

  
var str = 'string';

// 문자열은 유사 배열이므로 배열과 유사하게 인덱스를 사용해 각 문자에 접근할 수 있다.
consoel.log(str[0]);	// 5

// 원시 값인 문자열이 객체처럼 동작한다.
console.log(str.length);	// 6
console.log(str.toUpperCase());	// STRING

갑자기 원시 값인 문자열이 객체일 수도 있다니 혼란스러울 수 있다. 아직 살펴보지 않았지만 원시 값을 객체처럼 사용하면 원시 값을 감싸는 래퍼 객체로 자동 변환된다.

  
var str = 'string';

// 문자열은 유사 배열이므로 배열과 유사하게 인덱스를 사용해 각 문자에 접근할 수 있다.
// 하지만 문자열은 원시 값이므로 변경할 수 없다. 이때 에러가 발생하지 않는다.
str[0] = 'S';
console.log(str);	// string

str[0] = ‘S’ 처럼 이미 생성된 문자열의 일부 문자를 변경해도 반영되지 않는다. => 원시값, 불변성, 읽기전용
따라서 예기치 못한 변경으로부터 자유롭다. 이는 데이터의 신뢰성을 보장한다.
그러나 변수에 새로운 문자열을 재할당 하는 것은 물론 가능하다.

11.1.3 값에 의한 전달

  
var score = 80;
var copy = score;

console.log(score);	// 80
console.log(copy);	// 80

score = 100;

console.log(score);	// 100
console.log(copy);	// ?

score 변수에 숫자 값 80을 할당했다. 그리고 copy 변수에 score 변수를 할당했다. 그 후, score 변수에 새로운 숫자 값 100을 재할당하면 copy 변수의 값은 어떻게 될까?

이 질문의 핵심은 “변수에 변수를 할당했을 때 무엇이 어떻게 전달되는?”다.

copy = score에서 score는 변수 값 80으로 평가되므로 copy 변수에도 80이 할당될 것이다. 이때 새로운 숫자 값 80이 생성되어 copy 변수에 할당된다.

이처럼 변수에 원시 갑을 갖는 변수를 할당하면 할당받는 변수(copy)에는 할당되는 변수(score)의 원시 값이 복사되어 전달된다. 이를 값에 의한 전달이라 한다.

위 예제의 경우 copy 변수에 원시 값을 갖는 score 변수를 할당하면 할당받는 변수(copy)에는 할당되는 변수(score)의 원시 값 80이 복사되어 전달된다.

  
console.log(copy);     // 80

  
var score = 80;

// copy 변수에는 score 변수의 값 80이 복사되어 할당된다.
var copy = score;

console.log(score, copy);	// 80 80
console.log(score === copy);	// true

이때 score 변수와 copy 변수는 숫자 값 80을 갖는다는 점에서는 동일하다. 하지만 score 변수와 copy변수의 값 80은 다른 메모리 공간에 저장된 별개의 값이다.

이제 score 변수의 값을 변경해보자.

  
var score = 80;

// copy 변수에는 score 변수의 값 80이 복사되어 할당된다.
var copy = score;

console.log(score, copy);	// 80 80
console.log(score === copy);	// true

// score 변수와 copy 변수의 값은 다른 메모리 공간에 저장된 별개의 값이다.
// 따라서 score 변수의 값을 변경해도 copy 변수의 값에는 어떠한 영향도 주지 않는다.
score = 100;

console.log(score, copy);	// 100 80
console.log(score === copy);	// false

score 변수와 copy 변수의 값 80은 다른 메모리 공간에 저장된 별개의 값이라는 것에 주의하기 바란다. 따라서 score 변수의 값을 변경해도 copy 변수의 값에는 어떠한 영향도 주지 않는다.

사실 실제 자바스크립트 엔진의 내부 동작과 정확히 일치하지 않을 수 있다. ECMAScipr 사양에는 변수를 통해 메모리를 어떻게 관리해야 하는지 명확하게 정의되어 있지 않다. 따라서 실제 자바스크립트 엔진을 구현하는 제조사에 따라 실제 내부 동작 방식은 미묘하게 차이가 있을 수 있다.

변수에 원시 값을 갖는 변수를 할당하면 원시 값이 복사되는 것으로 설명했다. 하지만 변수에 원시 값을 갖는 변수를 할당하는 시점에는 두 변수가 같은 원시 값응ㄹ 참조하다가 어느 한쪽의 변수에 재할당이 이뤄졌을 때 비로소 새로운 메모리 공간에 재할당된 값을 저장하도록 동작할 수도 있다. 참고로 파이썬은 그렇게 동작한다.

엄격하게 표현하면 변수에는 값이 전달되는 것이 아니라 메모리 주소가 전달된다. 이는 변수와 같은 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있기 때문이다.

식별자는 어떠한 값을 구별해서 식별해낼 수 있는 고유한 이름이다.
값은 메모리 공간에 저장되어 있다. 따라서 식별자는 메모리 공간에 저장되어 있는 어떤 값을 식별해 낼 수 있어야 하므로 변수와 같은 식별자는 값이 아니라 메모리 주소를 기억하고 있다.

식별자로 값을 구별해서 식별한다는 것은 식별자가 기억하고 있는 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 저장된 값에 접근할 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 식별자는 메모리 주소에 붙인 이름이라고 할 수 있다.

  
var x = 10;

위 예제의 경우 할당 연산자는 숫자 리터럴 10에 의해 생성된 숫자 값 10이 저장된 메모리 공간의 주소를 전달한다. 이로써 식별자 x는 메모리 공간에 저장된 숫자 값 10을 식별할 수 있다.

  
var copy = score;

위 예제의 경우 score는 식별자 표현식으로서 숫자 값 80으로 평가된다. 이 때 두가지 평가 방식이 가능하다.

새로운 80을 생성(복사)해서 메모리 주소를 전달하는 방식. 이 방식은 할당 시점에 두 변수가 기억하는 메모리 주소가 다르다.
score 의 변수 값 80의 메모리 주소를 그대로 전달 하는 방식. 이 방식은 할당 시점에 두 변수가 기억하는 메모리 주소가 같다.

이처럼 “값에 의한 전달”도 사실은 값을 전달하는 것이 아니라 메모리 주소를 전달한다. 단, 전달된 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근하면 값을 참조할 수 있다.

결국은 두 변수의 원시 값은 서로 다른 메모리 공간에 저장된 별개의 값이 되어 어느 한쪽에서 재할당을 통해 값을 변경하더라도 서로 간섭할수 없다는 것이다.

11.2 객체

객체는 프로퍼티 개수가 정해져 있지 않으며, 동적으로 추가되고 삭제할 수 있다. 또한 프로퍼티의 값에도 제약이 없다. 따라서 객체는 원시 값과 같이 확보해야 할 메모리 공간의 크기를 사전에 정해둘 수 없다.

객체는 복합적인 자료구조이므로 객체를 관리하는 방식이 원시 값과 비교해서 복잡하고 구현 방식도 브라우저 제조사마다 다를 수 있다. 원시 값으 ㄴ상대적으로 적은 메모리를 소비하지만 객체는 경우에 따라 크기가 매우 클 수도 있다. 객체를 생성하고 프로퍼티에 접근하는 것도 원시 값과 비교할 때 비용이 많이 드는 일이다.

따라서 객체는 원시 값과는 다른 방식으로 동작하도록 설계되어 있다. 원시 값과의 비교를 통해 객체를 이해해보자.

자바스크립트 객체의 관리 방식
자바스크립트 객체는 프로퍼티 키를 인덱스로 사용하는 해시 테이블(해시 테이블은 연관 배열, map, dictionary, lookup talbe이라 부르기도 한다) 이라고 생각할 수 있다. 대부분의 자바스크립트 엔진은 해시 테이블과 유사하지만 높은 성능을 위해 일반적인 해시 테이블보다 나은 방법으로 객체를 구현한다. 자바, C++ 같은 클래스 기반 객체지향 프로그래밍 언어는 사전에 정의된 클래스를 기반으로 객체(인스턴스)를 생성한다. 다시 말해, 객체를 생성하기 이전에 이미 프로퍼티와 메서드가 정해져 있으며 그대로 객체를 생성한다. 객체가 생성된 이후에는 프로퍼티를 삭제하거나 추가할 수 없다. 하지만 자바스크립트는 클래스 없이 객체를 생성할 수 있으며 객체가 생성된 이후라도 동적으로 프로퍼티와 메서드를 추가할 수 있다. 이는 사용하기 매우 편리하지만 성능 면에서는 이론적으로 클래스 기반 객체지향 프로그래밍 언어의 객체보다 생성과 프로퍼티 접근에 비용이 더 많이 드는 비효율적인 방식이다.
따라서 V8 자바스크립트 엔진에서는 프로퍼티에 접근하기 위해 동적 탐색 대신 히든 클래스 라는 방식을 사용해 C++ 객체의 프로퍼티에 접근하는 정도의 성능을 보장한다. 히든 클래스는 자바와 같이 고정된 객체 레이아웃(클래스)과 유사하게 동작한다. 크롬 V8 자바스크립트 엔진이 객체를 어떻게 관리하는지에 대해 관심이…..있다면…..책을 또 보자

11.2.1 변경 가능한 값

객체(참조) 타입의 값, 즉 객체는 변경 가능한 값이다.
먼저 변수에 객체를 할당하면 어떤일이 일어나는지부터 살펴보자.

  
var person = {
	name: 'Lee'
}

원시 값을 할당한 변수가 기억하는 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근하면 원시 값에 접근할 수 있다. 즉, 원시 값을 할당한 변수는 원시 값 자체를 값으로 갖는다.

하지만 객체를 할당한 변수가 기억하는 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근하면 참조 값에 접근할 수 있다. 참조 값은 생성된 객체가 저장된 메모리 공간의 주소, 그 자체다.

다음 그림을 보면 객체를 할당한 변수에는 생성된 객체가 실제로 저장된 메모리 공간의 주소가 저장되어 있다. 이 값을 참조 값이라고 한다. 변수는 이 참조 값을 통해 객체에 접근할 수 있다.

원시 값을 할당한 변수를 차모하면 메모리에 저장되어 있는 원시 값에 접근한다. 하지만 객체를 할당한 변수를 참조하면 메모리에 저장되어 있는 참조 값을 통해 실제 객체에 접근한다.

  
// 할당이 이뤄지는 시점에 객체 리터럴이 해석되고, 그 결과 객체가 생성된다.
var person = {
	name: 'Lee'
};

// person 변수에 저장되어 있는 참조 값으로 실제 객체에 접근한다.
console.log(person);	// {name: 'Lee'}

객체를 할당한 변수의 경우 “변수는 객체를 참조하고 있다” 또는 “변수는 객체를 가리키고 있다” 라고 표현한다.
위 예제에서 person 변수는 객체 { name: ‘Lee’ }를 가리키고(참조하고) 있다.

원시 값은 변경 불가능한 값이므로 원시 값을 갖는 변수의 값을 변경하려면 재핟랑 외에는 방법이 없다.
하지만 객체는 변경 가능한 값이다. 따라서 객체를 할당한 변수는 재할당 없이 객체를 직접 변경할 수 있다. 즉, 재할당 없이 프로퍼티를 동적으로 추가할 수도 있고 프로퍼티 값을 갱신할 수도 있으며 프로퍼티 자체를 삭제할 수도 있다.

  
var person = {
	name: 'Lee'
}

// 프로퍼티 값 갱신
person.name = "Kim";

// 프로퍼티 동적 생성
person.address = 'Seoul';

console.log(person);	// {name: 'Kim', address: 'Seoul'}

객체는 변경 가능한 값이므로 메모리에 저장된 객체를 직접 수정할 수 있다. 이때 객체를 할당한 변수에 재할당을 하지 않았으므로 개겣를 할당한 변수의 참조 값은 변경되지 않는다.

객체를 변경할 때마다 원시 값처럼 이전 값을 복사해서 새롭게 생성한다면 명확하고 신뢰성이 확보되겠지만 객체는 크기가 매우 클 수도 있고, 우너시 값처럼 크기가 일정하지도 않으며, 프로퍼티 값이 객체일 수도 있어서 복사해서 생성하는 비용이 많이 든다. 다시 말해, 메모리의 효율적 소비가 어렵고 성능이 나빠진다.

따라서 메모리를 효율적으로 사용하기 위해, 그리고 객체를 복사해서 생성하는 비용을 절약하여 성능을 향상시키기 위해 객체는 변경 가능한 값으로 설계되어 있다. 메모리 사용의 효율성과 성능을 위해 어느 정도의 구조적인 단점을 감안한 설계라고 할 수 있다.

객체는 이러한 구조적 단점에 따른 부작용이 있다. 그것은 원시 값과는 다르게 여러 개의 식별자가 하나의 객체를 공유할 수 있다는 것이다.

얕은 복사와 깊은 복사

객체를 프로퍼티 값으로 갖는 객체의 경우 앝은 복사는 한 단계 까지만 복사하는 것을 말하고, 깊은 복사는 객체에 중첩되어 있는 객체까지 모두 복사한다는 것을 말한다.

  
const o = { x: {y: 1} };

// 얕은 복사
const c1 = { ...o };
console.log(c1 === o);	// false
console.log(c1.x === o.x};	// true

// lodash의 cloneDeep을 사용한 깊은 복사
// 'npm install lodash'로 lodash를 설치한 후, Node.js 환경에서 실행
const _ = require('lodash');
// 깊은 복사
const c2 = _.cloneDeep(o);
console.log(c2 === o);	// false
console.log(c2.x === o.x);	// false

얕은 복사와 깊은 복사로 생성된 객체는 원본과 다른 객체다. 즉, 원본과 복사본은 참조 값이 다른 별개의 객체다. 하지만 얕은 복사는 객체에 중첩되어 있는 객체의 경우 참조 값을 복사하고 깊은 복사는 객체에 중첩되어 있는 객체까지 모두 복사해서 원시 값처럼 완전한 복사본을 만든다는 차이가 있다.

참고로 다음과 같이 원시 값을 할당한 변수를 다른 변수에 할당하는 것을 깊은 복사, 객체를 할당한 변수를 다른 변수에 할당하는 것을 얕은 복사라고 부르는 경우도 있다.

  
const v = 1;

// "깊은 복사"라고 부르기도 한다.
const c1 = v;
console.log(c1 === v);	// true

const o = { x: 1};

// "얕은 복사"라고 부르기도 한다.
const c2 = o;
console.log(c2 === o);	// true

11.2.2 참조에 의한 전달

여러 개의 식별자가 하나의 객체를 공유할 수 있다는 것이 무엇을 의미하는지, 이로 인해 어떤 부작용이 발생하는지 확인해보자.

  
var person = {
	name: 'Lee'
};

// 참조 값을 복사(얕은복사)
var copy = person;

객체를 가리키는 변수(원본, person)를 다른 변수(사본, copy)에 할당하면 원본의 참조 값이 복사되어 전달된다.

이를 참조에 의한 전달이라 한다.

위 그림처럼 원본 person을 사본 copy에 할당하면 원본 person의 참조 값을 복사해서 copy에 젖아한다. 이때 원본 person과 사본 copy는 저장된 메모리 주소는 다르지만 동일한 참조 값을 갖는다.

다시 말해, 원본 person과 사본 copy 모두 동일한 객체를 가리킨다. 이것은 두 개의 식별자가 하나의 객체를 공유한다는 것을 의미한다. 따라서 원본 또는 사본 중 어느 한쪽에서 객체를 변경(변수에 새로운 객체를 재할당하는 것이 아니라 객체의 프로퍼티 값을 변경하거나 프로퍼티를 추가, 삭제)하면 서로 영향을 주고 받는다.

  
var person = {
	name: 'Lee'
};

// 참조 값을 복사(얕은 복사). copy와 person은 동일한 참조 값을 갖는다.
var copy = person;

// copy와 person은 동일한 객체를 참조한다.
console.log(copy === person);	// true

// copy를 통해 객체를 변경한다.
copy.name = 'Kim';

// person을 통해 객체를 변경한다.
person.address = 'Seoul';

// copy와 person은 동일한 객체를 가리킨다.
// 따라서 어느 한쪽에서 객체를 변경하면 서로 영향을 주고 받는다.
console.log(person);	// {name: 'Kim', address: 'Seoul'}
console.log(copy);	// {name: 'Kim', address: 'Seoul'}

결국 “값에 의한 전달”과 “참조에 의한 전달”은 식별자가 기억하는 메모리 공간에 저장되어 있는 값을 복사해서 전달한다는 면에서 동일하다.

다만 식별자가 기억하는 메모리 공간, 즉 변수에 저장되어 있는 값이 원시 값이나 참조 값이냐의 차이만 있을 뿐이다.

따라서 자바스크립트에는 “참조에 의한 전달”은 존재하지 않고 “값에 의한 전달”만이 존재한다고 말할 수 있다.

JavaScript, Deep Dive

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