[Deep Dive] 클로저와 렉시컬스코프

✔️ 이번 정독을 통해 알게 된 것
클로저는 무엇인가요?
렉시컬 스코프가 무엇인가요?

 

<답 미리보기>

🤔 클로저는 무엇인가요?

🤓 클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합입니다. 

 

🤔 렉시컬 스코프가 무엇인가요?

🤓 자바스크립트 엔진은 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정하는데 이를 렉시컬 스코프라고 합니다. 

 

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✔️ 클로저란

클로저는 자바스크립트 고유의 개념이 아니다. 함수를 일급 객체로 취급하는 함수형 프로그래밍 언어에서 사용되는 특성이다. 

 

클로저 in MDN

👉 A closure is the combination of a function and the lexical environment within which that function was declared.

클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합이다. 

 

const x = 1;

function outerFunc() {
  const x = 10;

  function innerFunc() {
    console.log(x); // 10
  }

  innerFunc();
}

outerFunc();

→ outer 함수 내부에서 중첩 함수(inner)가 정의되고 호출되었다. 

이때 inner 함수의 상위 스코프는 외부 함수 outer 함수의 스코프이다. 따라서 inner 내부에서 자신을 포함하고 있는 외부 함수 outer 함수의 x 변수에 접근할 수 있다. 

 

=> 자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르는 프로그래밍 언어이다. 

 

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✔️ 렉시컬 스코프란

자바스크립트 엔진은 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정합니다. 

 

렉시컬 환경의 '외부 렉시컬 환경에 대한 참조'에 저장할 참조값, 즉 상위 스코프에 대한 참조는 함수 정의가 평가되는 시점에 함수가 정의된 환경에 의해 결정됩니다. 

 

(... 이해는 했지만 남에게 설명할만큼 명확하게 이해는 못함...)

 

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✔️ 함수 객체의 내부 슬롯

함수가 정의된 환경(위치)과 호출되는 환경(위치)는 다를 수 있다.

그래서 렉시컬 스코프가 가능하려면 함수는 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프(함수 정의가 위치하는 스코프)를 기억해야 한다. 이를 위해서 함수는 자신의 내부 슬롯에 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프의 참조를 저장한다. 

 

const x = 1;

function foo() {
  const x = 10;

  // 상위 스코프는 함수 정의 환경(위치)에 따라 결정된다.
  // 함수 호출 위치와 상위 스코프는 아무런 관계가 없다.
  bar();
}

// 함수 bar는 자신의 상위 스코프, 즉 전역 렉시컬 환경을 [[Environment]]에 저장하여 기억한다.
function bar() {
  console.log(x);
}

foo(); // 1
bar(); // 1

 

 

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✔️ 클로저와 렉시컬 환경

const x = 1;

function outer() {
  const x = 10;
  const inner = function () { console.log(x); }; 
  return inner;
}

// outer 함수를 호출하면 중첩 함수 inner를 반환한다.
// 그리고 outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 제거된다.
const innerFunc = outer(); 
innerFunc(); // 10

outer 함수는 inner 함수를 리턴하고 실행 컨텍스트 스택에서 제거된다. 왜냐면 생명주기가 마감되었기 때문에!

그래서 얼핏보기에 outer함수의 지역변수 x가 유효하지 않은 것처럼 보일 수 있는데 실은 아니다!

 

왜냐면 

 

 

외부함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우,
중첩함수는 이미 생명 주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조할 수 있기 때문이다. 
(이게 바로 클로저 closure)

 

outer함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거되지만 outer 함수의 렉시컬 환경까지 소멸하는건 아니다!!

 

outer 함수의 렉시컬 환경의 inner 함수의 내부 슬롯에 의해 참조되고 있고, inner 함수는 전역변수 innerFunc에 의해 참조되고 있으므로 가비지 컬렉션의 대상이 되지 않기 때문이다. 

(가비지 컬렉터는 누군가 참조하고 있는 메모리 공간을 함부로 해제하지 않는다. )

 

 

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✔️ 클로저가 아닌 함수

자바스크립트의 모든 함수는 상위 스코프를 기억하므로 이론적으로 모든 함수는 클로저이다. 하지만 일반적으로 모든 함수를 클로저라고 하지 않는다. 

 

1. 상위 스코프의 식별자를 참조하지 않으면 클로저가 아니다.

2. 외부함수보다 중첩함수의 생명주기가 짧으면 그 중첩함수는 클로저가 아니다.

 

 

클로저는 중첩 함수가 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고,
중첩 함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에 한정하는 것이 일반적이다. 

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✔️ 클로저의 단점?!

클로저는 상위 스코프를 기억해야 하므로 불필요한 메모리의 점유를 걱정할 수도 있겠지만,

모던 자바스크립트 엔진은 최적화가 잘 되어 있어서 클로저가 참조하고 있지 않는 식별자는 기억하지 않는다고 한다. 

 

그래서 클로저의 메모리 점유에 대해 걱정할 필요 없고, 필요하다면 클로저를 적극 활용해보자!!

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✔️ 클로저의 활용

클로저는 상태가 의도치 않게 변경되지 않도록 상태를 안전하게 은닉하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용한다.

 

특히 외부 상태 변경이나 불변성을 지향하는 함수형 프로그래밍에서 부수 효과를 최대한 억제해서 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이기 위해 클로저는 적극적으로 사용된다. 

 

// 함수를 인수로 전달받고 함수를 반환하는 고차 함수
// 이 함수는 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수 counter를 기억하는 클로저를 반환한다.
function makeCounter(aux) {
  // 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수
  let counter = 0;

  // 클로저를 반환
  return function () {
    // 인수로 전달 받은 보조 함수에 상태 변경을 위임한다.
    counter = aux(counter);
    return counter;
  };
}

// 보조 함수
function increase(n) {
  return ++n;
}

// 보조 함수
function decrease(n) {
  return --n;
}

// 함수로 함수를 생성한다.
// makeCounter 함수는 보조 함수를 인수로 전달받아 함수를 반환한다
const increaser = makeCounter(increase); // ①
console.log(increaser()); // 1
console.log(increaser()); // 2

// increaser 함수와는 별개의 독립된 렉시컬 환경을 갖기 때문에 카운터 상태가 연동하지 않는다.
const decreaser = makeCounter(decrease); // ②
console.log(decreaser()); // -1
console.log(decreaser()); // -2

👉 여기서 makeCounter 함수가 반환하는 함수는 자신이 생성되었을 때의 렉시컬 환경인 makeCounter함수의 스코프에 속한 counter 변수를 기억하는 클로저이다. 

그런데 이 함수는 자신만의 독립된 렉시컬 환경을 가져서, 호출할때마다 새로운 makeCounter 함수 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경이 생성된다. 

 

// 함수를 반환하는 고차 함수
// 이 함수는 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수 counter를 기억하는 클로저를 반환한다.
const counter = (function () {
  // 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수
  let counter = 0;

  // 함수를 인수로 전달받는 클로저를 반환
  return function (aux) {
    // 인수로 전달 받은 보조 함수에 상태 변경을 위임한다.
    counter = aux(counter);
    return counter;
  };
}());

// 보조 함수
function increase(n) {
  return ++n;
}

// 보조 함수
function decrease(n) {
  return --n;
}

// 보조 함수를 전달하여 호출
console.log(counter(increase)); // 1
console.log(counter(increase)); // 2

// 자유 변수를 공유한다.
console.log(counter(decrease)); // 1
console.log(counter(decrease)); // 0

👉 렉시컬 환경을 공유하는 클로저이다. 

 

 

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✔️ 캡슐화와 정보 은닉

캡슐화는 객체의 프로퍼티와 메서드를 하나로 묶는 것을 말한다.

캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정보 은닉이라고 한다.

 

 

 

 

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