[JavaScript] 변수란 무엇인가?

 

오늘은 JavaScript의 변수에 대해 알아보자.

 

 

 

 

[ 변수란 무엇인가? ] 

애플리케이션은 데이터를 다룬다. 아무리 복잡한 애플리케이션이라 해도 데이터를 입력(input) 받아 처리하고,  그 결과를 출력(output)하는 것이 전부다. 변수는 프로그래밍 언어에서 데이터를 관리하기 위한 핵심 개념이다. 

변수란 무엇인지 그리고 왜 필요한지 살펴보자. 

 

10 + 20

 

컴퓨터는 사람을 모델로 디자인되었기 때문에 사람과 유사하게 동작한다. 

먼저 사람은 위 식을 어떻게 계산하는지 생각해보자. 

 

[ 사람 ]

 

사람이 위 식을 계산하려면 10, 20, +라는 기호의 의미를 알고 있어야 하며, 10 + 20이라는 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.

 

 

[ 컴퓨터 ]

 

컴퓨터, 자바스크립트를 해석하고 실행하는 자바스크립토 엔진도 사람과 유사하게 위 자바스크립트 코드를 실행한다. 자바스크립트 엔진이 위 자바스크립트 코드를 계산(평가 (evaluation) )하려면 먼저 10, 20, +라는 기호 (리터럴 literal과 연산자 operator)의 의미를 알고 있어야 하며, 10 + 20이라는 식 (표현식 expression)의 의미도 해석(파싱 (parsing) ) 할 수 있어야 한다.

 

자바스크립트 엔진이 10 + 20이라는 식의 의미를 해석하면 + 연산을 수행하기 위해 먼저 + 연산자의 좌변과 우변의 숫자 값, 즉 피연산자(poerand)를 기억한다. 사람은 계산과 기억을 모두 두뇌에서 하지만, 컴퓨터는 연산과 기억을 수행하는 부품이 나눠져 있다. 

 

컴퓨터는 CPU를 사용해 연산하고, 메모리를 사용해 데이터를 기억한다. 

메모리는 데이터를 저장할 수 있는 메모리 셀(memory cell)의 집합체다. 메모리 셀 하나의 크기는 1바이트(8비트)이며, 컴퓨터는 메모리 셀의 크기, 즉 1바이트 단위로 데이터를 저장(write)하거나 읽어(read)들인다. 

 

 

메모리

 

각 셀은 고유의 메모리 주소(memory address)를 갖는다. 이 메모리 주소는 메모리 공간의 위치를 나타내며, 0부터 시작해서 메모리의 크기만큼 정수로 표현된다.

예를 들어, 4GB 메모리는 0부터 4,297,967,295 (0x00000000 ~ 0xFFFFFFFF)까지의 메모리 주소를 갖는다.

 

컴퓨터는 모든 데이터를 2진수로 처리한다. 따라서 메모리에 저장되는 데이터는 데이터의 종류 (숫자, 텍스트, 이미지, 동영상 등)와 상관없이 모두 2진수로 저장된다. 

 

위 예제의 숫자 값 10과 20은 메모리 상의 임의의 위치 (메모리 주소)에 기억(저장)되고 CPU는 이 값을 읽어 들여 연산을 수행한다. 연산 결과로 생성된 숫자 값 30도 메모리 상의 임의의 위치에 저장된다. 

 

다음 그림에는 메모리에 저장된 숫자 값을 편의상 10진수로 표기했다.

하지만 메모리에 저장되는 모든 값은 2진수로 저장된다는 것을 기억해야 한다. 

 

 

메모리에 기억된 데이터

 

성공적으로 연산이 끝났고, 연산 결과도 메모리에 저장되었지만 문제가 있다.

CPU가 만들어낸 숫자 값 30을 재사용할 수 없다는 것이다. 

 

10 + 20 이라는 연산을 했다는 것은 그 연산 결과가 필요하고 이를 사용해 무언가를 하겠다는 의도가 있었을 것이다. 연산 결과를 단 한 번만 사용한다면 문제가 없겠지만, 만약 연산 결과 30을 재사용하고 싶다면 메모리 주소를 통해 연산 결과 30이 저장된 메모리 공간에 직접 접근하는 것 외에는 방법이 없다. 

 

하지만, 메모리 주소를 통해 값에 직접 접근하는 것은 치명적 오류를 발생시킬 가능성이 높은 위험한 일이다.

만약 실수로 운영체제가 사용하고 있는 값을 변경하면 시스템을 멈추게 하는 치명적인 오류가 발생할 수 있다.

따라서, 자바스크립트는 개발자의 직접적인 메모리 제어를 허용하지 않는다.

 

만약 자바스크립트가 개발자의 직접적인 메모리 제어를 허용하더라도 문제가 있다. 값이 저장될 메모리 주소는 코드가 실행될 때 메모리의 상황에 따라 임의로 결정된다. 따라서 동일한 컴퓨터에서 동일한 코드를 실행해도 코드가 실행될 때마다 값이 저장될 메모리 주소는 변경된다. 

 

이처럼 코드가 실행되기 이전에는 값이 저장된 메모리 주소를 알 수 없으며, 알려주지도 않는다. 

따라서 메모리 주소를 통해 값에 직접 접근하려는 시도는 적절하지 않다.

 

 

프로그래밍 언어는 기억하고 싶은 값을 메모리에 저장하고, 저장된 값을 읽어 들여 재사용하기 위해 변수라는 메커니즘을 제공한다. 변수의 정의를 내려보면 다음과 같다.

 

 

 

[ 변수의 정의 ] 

변수(variable)는 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름을 말한다.

 

 

간단히 말하자면 변수는 프로그래밍 언어에서 값을 저장하고 참조하는 메커니즘으로, 값의 위치를 가리키는 상징적인 이름이다. 변수는 프로그래밍 언어의 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 값이 저장된 메모리 공간의 주소로 치환되어 실행된다. 따라서, 개발자가 직접 메모리 주소를 통해 값을 저장하고 참조할 필요가 없고 변수를 통해 안전하게 값에 접근할 수 있다. 

 

[Java Script] 컴파일러 언어 vs 인터프리터 언어

 

 

앞서 살펴본 코드를 변수를 사용해 다시 작성해보자.

 

var result = 10 + 20;

10 + 20 은 연산을 통해 새로운 값 30을 생성한다. 그리고 연산을 통해 생성된 값 30은 메모리 공간에 저장된다. 이때 메모리 공간에 저장된 값 30을 다시 읽어 들여 재사용할 수 있도록 값이 저장된 메모리 공간에 상징적인 이름을 붙인 것이 바로 변수이다.

 

값의 생성과 변수 할당

 

메모리 공간에 저장된 값을 식별할 수 있는 고유한 이름을 변수 이름이라고 한다.

그리고 변수에 저장된 값을 변수 값이라고 한다.

( 위에서는 변수 이름 : result / 변수 값 : 30 )

 

 

변수에 값을 저장하는 것을 할당( assignment (대입, 저장) )이라 하고, 변수에 저장된 값을 읽어 들이는 것을 참조(reference)라 한다.  변수 이름을 사용해 참조를 요청하면 자바스크립트 엔진은 변수 이름과 매핑된 메모리 주소를 통해 메모리 공간에 접근해서 저장된 값을 반환한다. 

 

※ Tip

사람이 이해할 수 있는 언어로 명명한 변수 이름을 통해 변수에 저장된 값의 의미를 명확히 할 수 있다.

따라서 좋은 이름, 즉 변수에 저장된 값의 의미를 파악할 수 있는 변수 이름은 가독성을 높이는 부수적인 효과가 있다. 

개발자의 의도를 나타내는 명확한 네이밍은 코드를 이해하기 쉽게 만들며, 이는 협업과 품질 향상에 도움을 준다. 

그래서 변수 이름은 심사숙고해서 지어야 한다.

 

 

[ 식별자 ] 

변수 이름을 식별자(identifier)라고도 한다. 

식별자는 어떤 값을 구별해서 식별할 수 있는 고유한 이름을 말한다.

 

값은 메모리 공간에 저장되어 있다. 따라서 식별자는 메모리 공간에 저장되어 있는 어떤 값을 구별해서 식별해 낼 수 있어야 한다. 이를 위해 식별자는 어떤 값이 저장되어 있는 메모리 주소를 기억(저장) 해야 한다.

 

 

 

위의 그림에서 식별자 result는 값 30을 식별할 수 있었다. 이를 위해 식별자 result는 값 30이 저장되어 있는 메모리 주소 0x0669F913을 기억해야 한다.  즉, 식별자는 값이 저장되어 있는 메모리 주소와 매핑 관계를 맺으며, 이 매핑 정보도 메모리에 저장되어야 한다.

 

이처럼 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 의미이다. 

 

즉, 식별자는 메모리 주소에 붙인 이름이라고 할 수 있다.

 

식별자라는 용어는 변수 이름에만 국한해서 사용하지 않는다. 예를 들어 변수, 함수, 클래스 등의 이름은 모두 식별자다.

 

식별자인 변수 이름으로는 메모리 상에 존재하는 변수 값을 식별할 수 있고, 함수 이름으로는 메모리 상에 존재하는 (자바스크립트에서 함수는 값이다.)를 식별할 수 있다. 즉, 메모리 상에 존재하는 어떤 값을 식별할 수 있는 이름은 모두 식별자라고 부른다.