JS 클로저

JavaScript

“A closure is the combination of a function and the lexical environment within which that function was declared.”
클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경(Lexical environment) 과의 조합이다.
─ MDN

→ “그 함수가 선언된 렉시컬 환경(Lexical environment)”란 함수가 정의된 위치의 스코프, 즉 상위 스코프를 의미하는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 말한다.

렉시컬 스코프

자바스크립트는 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다.

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const x = 1;

function foo() {
  const x = 10;
  bar();
}

function bar() {
  console.log(x);
}

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

함수 foo와 함수 bar는 모두 전역에서 정의된 전역 함수이다. 함수의 상위 스코프는 함수를 어디서 정의했는지에 따라 결정되므로 함수 foo와 함수 bar의 상위 스코프는 전역이다. 함수를 어디서 호출하는지는 함수의 상위 스코프 결정에 어떠한 영향도 주지 못한다.

함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]

함수는 자신의 내부 슬롯 [[Environment]]에 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프의 참조를 저장한다. 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장한 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 바로 상위 스코프이다. 또한 자신이 호출되었을 때 생성될 함수 렉시컬 환경의 “외부 렉시컬 환경에 대한 참조”에 저장될 참조값이다. 함수 객체는 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장한 렉시컬 환경의 참조, 즉 상위 스코프를 자신이 존재하는 한 기억한다.

함수 코드 평가

함수가 호출되면 함수 내부로 코드의 제어권이 이동한다. 그리고 함수 코드를 평가하기 시작한다. 함수 코드 평가는 아래 순서로 진행된다. 함수 렉시컬 환경의 구성 요소인 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.

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1. 함수 실행 컨텍스트 생성
2. 함수 렉시컬 환경 생성
  2.1. 함수 환경 레코드 생성
  2.2. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 할당
  2.3. this 바인딩

클로저와 렉시컬 환경

클로저(closure): 자신을 포함하고 있는 외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우, 외부 함수 밖에서 중첩 함수를 호출하더라도 외부 함수의 지역 변수에 접근할 수 있다. 클로저(closure)란 “함수가 자유 변수에 대해 닫혀있다(closed)”라는 의미이다. 이를 좀 더 알기 쉽게 의역하자면 “자유 변수와 묶여있는 함수”라고 할 수 있다.

자유 변수(Free variable): 클로저에 의해 참조되는 상위 스코프의 변수

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const x = 1;

// ①
function outer() {
  const x = 10;
  const inner = function () { console.log(x); }; // ②
  return inner;
}

// 함수 outer를 호출하면 중첩 함수 inner를 반환한다.
// 그리고 함수 outer의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 pop된다.
const innerFunc = outer(); // ③
innerFunc(); // ④ 10

위 코드에서 inner 함수는 자신이 평가될 때 자신이 정의된 위치에 의해 결정된 상위 스코프를 [[Environment]] 내부 슬롯에 저장한다. 이때 저장된 상위 스코프는 함수가 존재하는 한 유지된다.

outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거되지만 outer 함수의 렉시컬 환경까지 소멸하는 것은 아니다. outer 함수의 렉시컬 환경은 inner 함수의 [[Environment]] 내부 슬롯에 의해 참조되고 있으므로 가비지 켈렉션의 대상이 되지 않기 때문이다. 가비지 컬렉터는 누군가가 참조되고 있는 메모리 공간을 함부로 해제하지 않는다.

클로저의 활용

클로저는 상태가 의도치 않게 변경되지 않도록 안전하게 은닉(Information hiding)한다. 그리고 이전 상태를 기억하다가 상태가 변경되면 최신 상태(state)를 유지한다.

카운터 예시

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// 함수를 반환하는 고차 함수
const counter = (function () {
  // 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수
  let counter = 0;

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

함수 makeCounter를 호출해 함수를 반환할 때 반환된 함수는 자신만의 독립된 렉시컬 환경을 갖는다. 따라서 독립된 카운터가 아니라 연동하여 증감이 가능한 카운터를 만들려면 렉시컬 환경을 공유하는 클로저를 만들어야 한다. 이를 위해서는 makeCounter 함수를 두번 호출하지 말아야 한다.

자주 발생하는 실수

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var arr = [];

for (var i = 0; i < 5; i++) {
  arr[i] = function () { // ①
    return i;
  };
}

for (var j = 0; j < arr.length; j++) {
  console.log(arr[j]()); // ②
}

for 문의 초기화 문에서 var 키워드로 선언한 변수 i는 블록 레벨이 아닌 함수 레벨 스코프를 갖기 때문에 전역 변수가 되며 변수 i에는 0, 1, 2, 3, 4, 5가 순차적으로 할당된다. 따라서 배열 funcs에 요소로 추가된 함수를 호출하면 전역 변수 i를 참조하여 i의 값 5가 출력된다.

바르게 동작하는 코드

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var arr = [];

for (var i = 0; i < 5; i++){
  arr[i] = (function (id) { // ①
    return function () {
      return id;
    };
  }(i));
}

for (var j = 0; j < arr.length; j++) {
  console.log(arr[j]());
}

REFERENCE
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