모던 자바스크립트 Deep Dive / 11장 원시 값과 객체의 비교

데이터 타입에서 살펴보았듯이 자바스크립트의 데이터 타입은

원시 타입과 객체 타입으로 구분할 수 있다.

이 둘은 근본적으로 차이가 있기에 구분되는데, 크게 세 가지 측면에서 다르다.

1. 원시 값은 변경 불가능한 값이지만, 객체는 변경 가능한 값이다.
2. 원시 값을 변수에 할당하면 변수(확보된 메모리 공간)에는 실제 값이 저장된다. 객체를 변수에 할당하면 변수(확보된 메모리 공간)에는 참조 값이 저장된다.
3. 원시 값을 갖는 변수를 다른 변수에 할당하면 원본의 원시 값이 복사되어 전달되는데 이를 값에 의한 전달이라 한다. 객체를 가리키는 변수를 다른 변수에 할당하면 원본의 참조 값이 복사되어 전달되고 이를 참조에 의한 전달 이라 한다.

원시 값

원시타입의 값, 즉 원시 값은 변경 불가능한 값이다.

이 개념을 이해하기 위해 먼저 변수와 값을 구분해서 생각할 수 있어야 한다.

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

값은 변수에 저장된 데이터로서 표현식이 평가되어 생성된 결과를 말한다.

변경 불가능하다는 것은 변수가 아니라 값에 대한 진술이다.

즉 원시 값은 변경 불가능하다 는 말은 원시 값을 바꿀 수 없다는 것이지 변수 값을 바꿀 수 없다는게 아니다.

변수의 상대 개념인 상수 또한 값을 저장하기 위한 메모리 공간이 필요하므로 변수라고 할 수 있다.

 

4장 변수 에서 배웠듯 변수에 새로운 값을 할당하면 기존의 원시 값을 변경하는 것이 아니라

새로운 메모리 공간을 확보하고 재할당한 원시 값을 저장한 후, 변수는 새롭게 재할당한 원시값을 가리킨다.

이때 변수가 참조하던 메모리 공간의 주소가 바뀐다.

원시 값이 변경 가능한 값이라면 메모리 공간의 주소를 바뀔 필요없이 원시 값 자체를 변경하면 되지만 변경 불가능한 값이기에 참조하던 메모리 공간이 변경되는 것이다.

 

값의 이러한 특성을 불변성(immutability)이라 한다.

원시 값은 불변성을 갖기에 할당한 변수는 재할당 이외에 변수 값을 변경할 수 있는 방법이 없다.

원시 값이 불변성을 갖지 않는다면 예기치 않게 변수 값이 변경될 수 있게 되는 것이고,

이는 값의 변경, 즉 상태 변경을 추적하기 어렵게 만든다.

 

문자열과 불변성

원시 값을 저장하려면 먼저 확보해야 하는 메모리 공간의 크기를 결정해야 한다.

이를 위해 원시 타입별로 메모리 공간의 크기가 미리 정해져 있는데, ECMAScript 사양에

문자열 타입(2바이트)과 숫자 타입(8바이트) 이외의 원시 타입은 크기를 명확히 규정하고 있지 않아 브라우저 제조사 구현에 따라 크기는 다를 수 있다.

 

문자열은 유사 배열 객체이면서 이터러블이므로 배열과 유사하게 각 문자에 접근할 수 있다.

이 점을 활용해 원시 값인 문자열에 접근해 변경을 시도해보자.

let str = "string";

str[0] = "S";

console.log(str); // "string"

 

에러가 발생하지는 않지만 문자열의 일부 문자를 변경해도 반영되지 않는다.

이처럼 한번 생성된 문자열은 읽기 전용 값으로서 변경할 수 없다.

 

원시 값은 어떤 일이 있어도 불변한다. 따라서 예기치 못한 변경으로부터 자우로워 데이터의 신뢰성을 보장한다.

값에 의한 전달

변수에 변수를 할당했을 때 무엇이 어떻게 전달되는가? 

원시 값의 경우인 값에 의한 전달 이 어떻게 동작하는지 살펴보자.

let a = 20;
let b = a;

console.log(a, b); // 20 20

a = 30;

console.log(a, b); // 30 20

 

위의 예제를 살펴보면 변수 b에 변수 a를 할당했는데 a 값이 변경되어도 b 값은 그대로 인걸 확인할 수 있다.

이는 변수에 원시 값을 갖는 변수를 할당하면 할당받는 변수(b)에는 할당되는 변수(a)의 원시 값이 복사되어 전달되기 때문이다. 이를 값에 의한 전달 이라고 한다.

b가 확보한 새로운 메모리 공간에 a의 원시 값이 복사되어 전달 되어 두 변수 모두 값이 20으로 동일하지만, 다른 메모리 공간에 저장된 별개의 값이라 a 변수의 값을 변경해도 b 변수의 값에는 어떠한 영향도 주지 않는다.

 

주의해야 할 것은 "값에 의한 전달"도 사실은 값을 전달하는 것이 아니라 메모리 주소를 전달한다는 것이다. 단, 전달된 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근하면 값을 참조할 수 있다.

 

객체

객체는 프로퍼티의 개수가 정해져 있지 않으며, 동적으로 추가되고 삭제할 수 있다.

또한 프로퍼티의 값도 제약이 없다. 따라서 객체는 원시 값과 같이 확보해야 할 메모리 공간의

크기를 사전에 정해 둘 수 없다.

 

객체는 복합적인 자료구조이고 관리하는 방식 또한 원시 값과 비교해서 복잡하고 구현 방식도 브라우저 제조사 마다 다를 수 있다. 경우에 따라 크기가 매우 클 수도 있고 생성하고 프로퍼티에 접근하는 것도 원시 값과 비교해서 비용이 많이 드는 일이다.

따라서 객체는 원시 값과는 다른 방식으로 동작하도록 설계되어 있다.

자바스크립트 객체의 관리 방식

자바, C++ 같은 클래스 기반과 달리 자바스크립트는 클래스 없이 객체를 생성할 수 있으며 객체가 생성된 이후에도 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 클래스라는 방식을 사용해 C++ 객체의 프로퍼티에 접근하는 정도의 성능을 보장한다. 히든 클래스는 자바와 같이 고정된 객체 레이아웃(클래스)과 유사하게 동작한다.

 

변경 가능한 값

객체(참조) 타입의 값, 즉 객체는 변경 가능한 값이다.

원시 값을 할당한 변수가 기억하는 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근하면 원시 값에 접근 가능하다. 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.

 

위 그림을 보면 객체를 할당한 변수에는 생성된 객체가 실제로 저장된 메모리 공간의 주소가 저장되어 있는 걸 알 수 있다. 이를 참조 값이라 하며 변수는 이 참조 값을 통해 객체에 접근할 수 있다.

 

객체를 할당한 변수는 재할당 없이 객체를 직접 변경할 수 있다.

즉 재할당 없이 프로퍼티를 동적으로 추가할 수도 있고 값을 갱신할 수도 있으며 삭제할 수도 있다. 원시 값과 달리 변경 가능한 값이기에 객체를 수정하더라도 재할당 하지 않으므로 참조 값은 변경되지 않는다.

 

객체 관리 방식에서 보았 듯 객체를 생성하고 관리하는 방식은 매우 복잡하며 비용이 많이 든다.

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

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

 

이러한 구조적 단점에 따른 부작용 또한 존재하는데, 그것은 원시값과는 다르게

여러 개의 식별자가 하나의 객체를 공유 할 수 있다는 것이다.

이 부작용으로이 어떻게 동작하는지 알아보자.

 

참조에 의한 전달

객체를 가리키는 변수를 다른 변수에 할당하면 원본의 참조 값이 복사되어 전달된다.

let person = {
  name: "Lee",
};

// 참조 값을 복사 (얕은 복사)
let copy = person;

 

위 그림처럼 원본(person)을 사본(copy)에 할당하면 원본의 참조값을 복사해서 사본에 저장한다.

이때 둘은 저장된 메모리 주소는 다르지만 동일한 참조 값을 갖는다. 다시 말해 원본과 사본 모두 동일한 객체를 가리킨다. 이것은 두 개의 식별자가 하나의 객체를 공유한다는 것을 의미한다. 따라서 원시 값과 달리 어느 한쪽에서 객체를 변경하면 서로 영향을 주고 받는다.

 

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 값이냐 참조 값이냐의 차이만 있을 뿐이다.