프로토타입 (prototype) 1

자바스크립트는 명력형, 함수형, 프로토타입 기반 객체지향 프로그래밍을 지원하는 멀티 패러다임 프로그래밍 언어다.

 

자바스크립트는 객체 기반의 프로그래밍 언어이며 자바스크립트를 이루고 있는 거의 "모든 것"이 객체다.

원시 타입의 값을 제외한 나머지 값들(함수, 배열, 정규 표현식 등)은 모두 객체다.

가보자잇..!

 

 

 

=   1.  객체지향 프로그래밍   =

객체지향 프로그래밍은 프로그램을 명령어 또는 함수 목록으로 보는 전통적인 명령형 프로그래밍의 절차지향적 관점에서 벗어나 여러 개의 독립적 단위, 즉 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임을 말한다.

 

객체지향 프로그래밍은 실세계의 실체(사물이나 개념)를 인식하는 철학적 사고를 프로그래밍에 접목하려는 시도에서 시작한다. 실체는 특징이나 성질을 나타내는 속성을 가지고 있고, 이를 통해 실체를 인식하거나 구별할 수 있다.

 

예를 들어, 사람은 이름, 주소, 성별, 나이, 신장 등 다양한 속성을 갖는다. 이때 " 이름이 아무개고 성별은 여성이고 나이는 20세인 사람" 과 같이 속성을 구체적으로 표현하면 특정한 사람을 다른 사람과 구별하여 인식할 수 있다.

 

이러한 방식을 프로그래밍에 접목시켜 보자. 사람에게는 다양한 속성이 있으나 우리가 구현하려는 프로그램에 필요한 속성만 간추려내어 표현하는 것을 추상화라고 한다.

"이름" 과 "주소"라는 속성을 갖는 person이라는 객체를 자바스크립트로 표현하면 다음과 같다.

// 이름과 주소 속성을 갖는 객체
const person = {
  name : 'Lee',
  address : 'Seoul'
};

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

이때 프로그래머(주체)는 이름과 주소 속성으로 표현된 객체(object)인 person을 다른 객체와 구별하여 인식할 수 있다.

이처럼 속성을 통해 여러 개의 값을 하나의 단위로 구성한 복합적인 자료 구조를 객체라 하며, 객체지향 프로그래밍은 독립적인 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임이다.

 

이번에는 원이라는 개념을 객체로 만들어보자. 원에는 반지름이라는 속성이 있다. 이 반지름을 가지고 원의 지름, 둘레, 넓이를 구할 수 있다. 이때 반지름은 원의 상태를 나타내는 데이터이며 원의 지름, 둘레, 넓이를 구하는 것은 동작이다.

const circle = {
  radius : 5, // 반지름
  
  //원의 지름 : 2r
  getDiameter() { 
    return 2 * this.radius;
  },
  
  //원의 둘레 : 2𝝅r
  getPerimeter() { 
    return 2 * Math.PI * this.radius;
  },
  
  //원의 넓이 : 𝝅rr
  getArea() { 
    return 2 * Math.PI * this.radius ** 2;
  }
};

console.log(circle);
// { radius : 5, getDiameter : f, getPerimeter : f, getArea : f }

console.log(circle.getDiameter());  // 10
console.log(circle.getPerimeter()); // 31.41592653589793
console.log(circle.getArea());      // 78.53981633974483

이처럼 객체지향 프로그래밍은 객체의 상태를 나타내는 데이터와 상태 데이터를 조작할 수 있는 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶어 생각한다. 따라서 객체는 상태 데이터와 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶은 복합적인 자료구조라고 할 수 있다.

이때 객체의 상태 데이터를 프로퍼티, 동작을 메서드라 부른다.

 

각 객체는 고유의 기능을 갖는 독립적인 부품으로 볼 수 있지만 자신의 고유한 기능을 수행하면서 다른 객체와 관계성을 가질 수 있다. 다른 객체와 메시지를 주고받거나 데이터를 처리할 수도 있다. 또는 다른 객체의 상태 데이터나 동작을 상속받아 사용하기도 한다.

 

 

 

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=   2.  상속과 프로토타입   =

상속은 객체지향 프로그래밍의 핵심 개념으로,

어떤 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있는 것을 말한다.

 

자바스크립트는 프로토타입을 기반으로 상속을 구현하여 불필요한 중복을 제거한다. 중복을 제거하는 방법은 기존 코드를 적극적으로 재사용하는 것이다. 코드 재사용은 개발 비용을 현저히 줄일  수 있는 잠재력이 있으므로 매우 중요하다.

// 생성자 함수
function Circle(radius) { 
  this.radius = radius;
  this.getArea = function() {
    // Math.PI는 원주율을 나타내는 상수다.
    return Math.PI * this.radius ** 2;
  };
}

// 반지름이 1인 인스턴스 생성
const circle1 = new Circle(1);
// 반지름이 2인 인스턴스 생성
const circle2 = new Circle(2);

// Circle 생성자 함수는 인스턴스를 생성할 때마다 동일한 동작을 하는
// getArea 메서드를 중복 생성하고 모든 인스턴스가 중복 소유한다.
// getArea 메서드는 하나만 생성하여 모든 인스턴스가 공유해서 사용하는 것이 바람직하다.
console.log(circle1.getArea === circle2.getArea); // false

console.log(circle1.getArea());  // 3.141592653589793
console.log(circle2.getArea());  // 12.566370614359172

'생성자 함수'에서 살펴본 바와 같이 생성자 함수는 동일한 프로퍼티(메서드 포함) 구조를 갖는 객체를 여러 개 생성할 때 유용하다. 하지만 위 예제의 생성자 함수는 문제가 있다.

 

Circle 생성자 함수가 생성하는 모든 객체(인스턴스)는 radius 프로퍼티와 getArea 메서드를 갖는다.

radius 프로퍼티 값은 일반적으로 인스턴스마다 다르다(같은 상태를 갖는 여러 개의 인스턴스가 필요하다면 radius 프로퍼티 값이 같을 수도 있다) . 하지만 getArea 메서드는 모든 인스턴스가 동일한 내용의 메서드를 사용하므로 단 하나만 생성하여 모든 인스턴스가 공유해서 사용하는 것이 바람직하다. 

그런데 Circle 생성자 함수는 인스턴스를 생성할 때마다 getArea 메서드를 중복 생성하고 모든 인스턴스가 중복 소유한다.

이처럼 동일한 생성자 함수에 의해 생성된 모든 인스턴스가 동일한 메서드를 중복 소유하는 것은 메모리를 불필요하게 낭비한다. 또한 인스턴스를 생성할 때마다 메서드를 생성하므로 퍼포먼스에도 악영향을 준다. 만약 10개의 인스턴스를 생성하면 내용이 동일한 메서드도 10개 생성된다.

 

상속을 통해 불필요한 중복제거를 해보자. 자바스크립트는 프로토타입을 기반으로 상속을 구현한다.

 

// 생성자 함수
function Circle(radius) {
  this.radius = radius;
}

// Circle 생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스가 getArea 메서드를
// 공유해서 사용할 수 있도록 프로토타입에 추가한다.
// 프로토타입은 Circle 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있다.
Circle.prototype.getArea = function() {
  return Math.PI * this.radius ** 2;
};

// 인스턴스 생성
const circle1 = new Circle(1);
const circle2 = new Circle(2);

// Circle 생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스는 부모 객체의 역할을 하는
// 프로토타입 Circle.prototype으로부터 getArea메서드를 상속받는다.
// 즉, Circle 생성자 함수가 생성하는 모든 인스턴스는 하나의 getArea 메서드를 공유한다.
console.log(circle1.getArea === circle2.getArea); // true

console.log(circle1.getArea()); // 3.141592653589793
console.log(circle2.getArea()); // 12.566370614359172

Circle 생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스는 자신의 프로토타입, 즉 상위(부모) 객체 역할을 하는 Circle.prototype의 모든 프로퍼티와 메서드를 상속받는다.

getArea 메서드는 단 하나만 생성되어 프로토타입인 Circle.prototype의 메서드로 할당되어 있다. 따라서 Circle 생성자 함수가 생성하는 모든 인스턴스는 getArea 메서드를 상속받아 사용할 수 있다. 즉, 자신의 상태를 나타내는 radius 프로퍼티만 개별적으로 소유하고 내용이 동일한 메서드는 상속을 통해 공유하여 사용하는 것이다.

 

상속은 코드의 재사용이란 관점에서 매우 유용하다.

생성자 함수가 생성할 모든 인스턴스가 공통적으로 사용할 프로퍼티나 메서드를 프로토타입에 미리 구현해 두면 생성자 함수가 생성할 모든 인스턴스는 별도의 구현 없이 상위(부모) 객체인 프로토타입의 자산을 공유하여 사용할 수 있다.

 

 

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=   3.  프로토타입의 객체   =

프로토타입 객체( 또는 프로토타입)란 객체지향 프로그래밍의 근간을 이루는 객체 간 상속을 구현하기 위해 사용된다.

프로토타입은 어떤 객체의 상위(부모) 객체의 역할을 하는 객체로서 다른 객체에 공유 프로퍼티(메서드 포함)을 제공한다.

프로토타입을 상속받은 하위(자식) 객체는 상위 객체의 프로퍼티를 자신의 프로퍼티처럼 자유롭게 사용할 수 있다.

 

모든 객체는 [[Prototype]]이라는 내부 슬롯을 가지며, 이 내부 슬롯의 값은 프로토타입의 참조(null인 경우도 있다)다.

[[Prototype]]에 저장되는 프로토타입은 객체 생성 방식에 의해 결정된다. 즉, 객체가 생성될 때 객체 생성 방식에 따라 프로토타입이 결정되고 [[Prototype]]에 저장된다.

 

예를 들어, 객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입은 Object.prototype이고 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체다.

 

모든 객체는 하나의 프로토타입을 갖는다. 그리고 모든 프로토타입은 생성자 함수와 연결되어 있다. 즉, 객체와 프로토타입과 생성자 함수는 서로 연결되어 있다.

 

[[Prototype]] 내부 슬롯에는 직접 접근할 수 없지만, 위 그림처럼 __proto__접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입, 즉 자신의 [[Prototype]] 내부 슬롯이 가리키는 프로토타입에 간접적으로 접근할 수 있다.

그리고 프로토타입은 자신의 constructor 프로퍼티를 통해 생성자 함수에 접근할 수 있고, 생성자 함수는 자신의 prototype프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근할 수 있다.

 

 

-   1)  __proto__ 접근자 프로퍼티   -

모든 객체는 __proto__접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입, 즉 [[Prototype]] 내부 슬롯에 간접적으로 접근할 수 있다.

 

 

__proto__는 접근자 프로퍼티다.

내부 슬롯은 프로퍼티가 아니다. 따라서 자바스크립트는 원칙적으로 내부 슬롯과 내부 메서드에 직접적으로 접근하거나 호출할 수 있는 방법을 제공하지 않는다. 단, 일부 내부 슬롯과 메서드에 한하여 간접적으로 접근할 수 있는 수단을 제공하긴 한다. [[Prototype]]내부 슬롯에도 직접 접근할 수 없으며 __proto__접근자 프로퍼티를 통해 간접적으로 내부 슬롯의 값,  즉 프로토타입에 접근할 수 있다.

 

접근자 프로퍼티에서 본 것처럼 접근자 프로퍼티는 자체적으로는 값([[Value]] 프로퍼티 어트리뷰트)를 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수, 즉 [[Get]], [[Set]] 프로퍼티 어트리뷰트로 구성된 프로퍼티다.

 

Object.prototype의 접근자 프로퍼티인 __proto__는 getter / setter 함수라고 부르는 접근자 함수를 통해 [[Prototype]] 내부 슬롯의 값, 즉 프로토타입을 취득하거나 할당한다.

__proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하면 내부적으로 __proto__ 접근자 프로퍼티의 getter 함수인 [[Get]]이 호출된다.

__proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 새로운 프로토타입을 할당하면 __proto__ 접근자 프로퍼티의 setter함수인 [[Set]]이 호출된다.

const obj = {};
const parent = { x : 1 };

// getter 함수인 get __proto__가 호출되어 obj 객체의 프로토타입을 취득
obj.__proto__;

// setter 함수인 set __proto__가 호출되어 obj 객체의 프로토타입을 교체
obj.__proto__  = parent;

console.log(obj.x); // 1

 

__proto__는 접근자 프로퍼티는 상속을 통해 사용된다.

__proto__ 접근자 프로퍼티는 객체가 직접 소유하는 프로퍼티가 아니라 Object.prototype의 프로퍼티다.

모든 객체는 상속을 통해 Object.prototype.__proto__ 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.

const person = { name : 'Lee' };

// person 객체는 __proto__ 프로퍼티를 소유하지 않는다.
console.log(person.hasOwnProperty('__proto__')); // false

// __proto__ 프로퍼티는 모든 객체의 프로토타입 객체인 Object.prototype의 접근자 프로퍼티다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(Object.prototype, '__proto__'));
// { get : f, set : f, enumerable : false, configurable : true }

// 모든 객체는 Object.prototype의 접근자 프로퍼티 __proto__를 상속받아 사용할 수 있다.
console.log({}.__proto__ === Object.prototype); // true

Object.prototype 

>> 모든 객체는 프로토타입의 계층 구조인 프로토타입 체인에 묶여 있다. 자바스크립트 엔진은 객체의 프로퍼티에 접근하려 할 때 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 __proto__ 접근자 프로퍼티가 가리키는 참조를 따라 자신의 부모 역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다. 프로토타입 체인의 종점, 즉 프로토타입 체인의 최상위 객체는 Object.prototype이며, 이 객체의 프로퍼티와 메서드는 모든 객체에 상속된다.

 

 

__proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하는 이유.

[[Prototype]] 내부 슬롯의 값, 즉 프로토타입에 접근하기 위해 접근자 프로퍼티를 사용하는 이유는 상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해서이다.

const parent = {};
const child = {};

// child의 프로토타입을 parent로 설정
child.__proto__ = parent;
// parent의 프로토타입을 child로 설정
parent.__proto__ = child;  // TypeError : Cyclic __proto__ value

위 예제에서 서로 자신의 프로토타입이 되는 설정을 해뒀다. 이러한 코드가 에러 없이 정상적으로 처리되면 서로가 자신의 프로토타입이 되는 비정상적인 프로토타입 체인이 만들어지기 때문에 __proto__ 접근자 프로퍼티는 에러를 발생시킨다.

 

 

프로토타입 체인은 단방향 링크드 리스크로 구현되어야 한다. 즉, 프로퍼티 검색 방향이 한쪽 방향으로만 흘러가야 한다.

하지만 위 그림과 같이 서로가 자신의 프로토타입이 되는 비정상적인 프로토타입 체인, 다시 말해 순환 참조하는 프로토타입 체인이 만들어지면 프로토타입 체인 종점이 존재하지 않기 때문에 프로토타입 체인에서 프로퍼티를 검색할 때 무한 루프에 빠진다. 따라서 아무런 체크 없이 무조건적으로 프로토타입을 교체할 수 없도록 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하고 교체하도록 구현되어 있다.

 

 

 

 

__proto__ 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 직접 사용하는 것은 권장하지 않는다.

모든 객체가 __proto__ 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있는 것은 아니기 때문이다.

직접 상속을 통해 다음과 같이 Object.prototype을 상속받지 않는 객체를 생성할 수도 있기 때문에 __proto__접근자 프로퍼티를 사용할 수 없는 경우가 있다.

// obj는 프로토타입 체인의 종점이다. 따라서 Object.__proto__를 상속받을 수 없다.
const obj = Object.create(null);

// obj는 Object.__proto__를 상속받을 수 없다.
console.log(obj.__proto__); // undefined

// 따라서 __proto__ 보다 Object.getPrototypeOf 메서드를 사용하는 편이 좋다.
console.log(Object.getOwnPrototypeOf(obj));  // null

따라서 __proto__ 접근자 프로퍼티 대신 프로토타입의 참조를 취득하고 싶은 경우에는 Object.getPrototypeOf 메서드를 사용하고, 프로토타입을 교체하고 싶은 경우에는 Object.setPrototypeOf 메서드를 사용할 것을 권장한다.

 

 

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-   2)  함수 객체의 prototype 프로퍼티   -

함수 객체만이 소유하는 prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로토타입을 가리킨다.

// 함수 객체는 prototype 프로퍼티를 소유한다.
(function() {}). hasOwnProperty('prototype'); // true

// 일반 객체는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않는다.
({}).hasOwnProperty('prototype'); // false

prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 객체(인스턴스)의 프로토타입을 가리킨다. 따라서 생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수, 즉 non-constructor인 화살표 함수와 ES6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않으며 프로토타입도 생성하지 않는다.

// 화살표 함수는 non-constructor다.
const Person = name => {
  this.name = name;
};

// non-constructor는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않는다.
console.log(Person.hasOwnProperty('prototype')); // false

// non-constructor는 프로퍼타입을 생성하지 않는다.
console.log(Person.prototype); // undefined

// ES6의 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드는 non-constructor다.
const obj = {
  foo() {}
};

// non-constructor는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않는다.
console.log(obj.foo.hasOwnProperty('prototype')); // false

// non-constructor는 프로토타입을 생성하지 않는다.
console.log(obj.foo.prototype); // undefined

생성자 함수로 호출하기 위해 정의하지 않은 일반 함수도(함수 선언문, 함수 표현식) prototype 프로퍼티를 소유하지만 객체를 생성하지 않는 일반 함수의 prototype 프로퍼티는 아무런 의미가 없다.❌

 

모든 객체가 가지고 있는 __proto__ 접근자 프로퍼티와 함수 객체만이 가지고 있는 prototype프로퍼티는 결국 동일한 프로토타입을 가리킨다. 하지만 이들 프로퍼티를 사용하는 주체가 다르다.

구분	소유	값	사용주체	사용 목적
__proto__ 접근자 프로퍼티	모든 객체	프로토타입의 참조	모든 객체	객체가 자신의 프로토타입에 접근 또는 교체하기 위해 사용
prototype	constructor	프로토타입의 참조	생성자 함수	생성자 함수가 자신이 생성할 객체(인스턴스)의 프로토타입을 할당하기 위해 사용

예를 들어, 생성자 함수로 객체를 생성한 후 __proto__접근자 프로퍼티와 prototype 프로퍼티로 프로토타입 객체에 접근해 보자.

// 생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
}

const me = new Person('Lee');

//결국 Person.prototype과 me.__proto__는 결국 동일한 프로토타입을 가리킨다.
console.log(Person.prototype === me.__proto__); // true

 

 

 

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-   3)  프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수   -

모든 프로토타입은 constructor 프로퍼티를 갖는다. 이 constructor 프로퍼티는 prototype 프로퍼티로 자신을 참조하고 있는 생성자 함수를 가리킨다. 이 연결은 생성자 함수가 생성될 때, 즉 함수 객체가 생성될 때 이뤄진다.

// 생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
}

const me = new Person('Lee');

// me 객체의 생성자 함수는 Person이다.
console.log(me.constructor === Person); // true

위 예제에서 Person 생성자 함수는 me 객체를 생성했다. 이때 me 객체는 프로토타입의 constructor 프로퍼티를 통해 생성자 함수와 연결된다. me 객체에는 constructor 프로퍼티가 없지만 me 객체의 프로토타입인 Person.prototype 에는 constructor 프로퍼티가 있다. 따라서 me 객체는 프로토타입인 Person.prototype의 constructor 프로퍼티를 상속받아 사용할 수 있다.

 

 

 

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=   4.  리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입   =

앞에서 살펴본 바와 같이 생성자 함수에 의해 생성된 인스턴스는 프로토타입의 constructor 프로퍼티에 의해 생성자 함수와 연결된다. 이때 constructor 프로퍼티가 가리키는 생성자 함수는 인스턴스를 생성한 생성자 함수다.

// obj 객체를 생성한 생성자 함수는 Object다.
const obj = new Object();
console.log(obj.constructor === Object); // true

// add 함수 객체를 생성한 생성자 함수는 Function이다.
const add = new Function('a', 'b', 'return a + b');
console.log(add.constructor === Function); // true

// 생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
}

// me 객체를 생성한 생성자 함수는 Person이다.
const me = new Person('Lee');
console.log(me.constructor === Person); // true

 

하지만 리터럴 표기법에 의한 객체 생성 방식과 같이 명시적으로 new 연산자와 함께 생성자 함수를 호출하여 인스턴스를 생성하지 않는 객체 생성 방식도 있다.

// 객체 리터럴 
const obj = {};

// 함수 리터럴
const add = function(a, b) { return a + b;};

// 배열 리터럴
const arr = [1, 2, 3];

// 정규 표현식 리터럴
const regexp = /is/ig;

 

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 물론 프로토타입이 존재한다. 하지만 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 경우 프로토타입의 constructor프로퍼티가 가리키는 생성자 함수가 반드시 객체를 생성한 생성자 함수라고 단정할 수는 없다.

// obj 객체는 Object 생성자 함수로 생성한 객체가 아니라 객체 리터럴로 생성했다.
const obj = {};

// 하지만 obj 객체의 생성자 함수는 Object 생성자 함수다.
console.log(obj.constructor === Object); // true

위 예제의 obj 객체는 Object 생성자 함수로 생성한 객체가 아니라 객체 리터럴에 의해 생성된 객체다. 하지만 obj 객체는 Object 생성자 함수와 constructor 프로퍼티로 연결되어 있다. 

 

ECMAScript 사양에서 살펴보면,

Object 생성자 함수에 인수를 전달하지 않거나 undefined 또는 null을 인수로 전달하면서 호출하면 내부적으로는 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 Object.prototype을 프로토타입으로 갖는 빈 객체를 생성한다고 한다.

추상 연산 

>> ECMAScript 사양에서 내부 동작의 구현 알고리즘을 표현한 것이다. 설명을 위해 사용되는 함수와 유사한 의사 코드로 이해하면 된다.

 

// Object 생성자 함수에 의한 객체 생성
// 인수가 전달되지 않았을 때 추상연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 빈 객체를 생성한다.
let obj = new Object();
console.log(obj); // {}

// new.target이 undefined나 Object가 아닌 경우
// 인스턴스 -> Foo.prototype -> Object.prototype 순으로 프로토타입 체인이 생성된다.
class Foo extends Object {}
new Foo(); // Foo {}

// 인수가 전달된 경우에는 인수를 객체로 변환한다.
// Number 객체 생성
obj = new Object(123);
console.log(obj); // Number {123}

// String 객체 생성
obj = new Object('123');
console.log(obj); // String {'123'}

객체 리터럴이 평가될 때는 다음과 같이 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 빈 객체를 생성하고 프로퍼티를 추가하도록 정의되어 있다.

 

이처럼 Object 생성자 함수 호출과 객체 리터럴의 평가는 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 빈 객체를 생성하는 점에서 동일하나 new.target의 확인이나 프로퍼티를 추가하는 처리 등 세부 내용은 다르다.

따라서 객체 리터럴에 의해 생성된 객체는 Object 생성자 함수가 생성한 객체가 아니다.

 

함수 객체의 경우 차이가 더 명확하다. Function 생성자 함수를 호출하여 생성한 함수는 렉시컬 스코프를 만들지 않고 전역 함수인 것처럼 스코프를 생성하며 클로저도 만들지 않는다.

따라서 함수 선언문과 함수 표현식을 평가하여 함수 객체를 생성한 것은 Function 생성자 함수가 아니다.❌

하지만 ❗ constructor 프로퍼티를 통해 확인해보면 foo 함수의 생성자 함수는 Function 생성자 함수다.

// foo 함수는 Function 생성자 함수로 생성한 함수 객체가 아니라 함수 선언문으로 생성했다.
function foo() {}

// 하지만 constructor 프로퍼티를 통해 확인해보면 함수 foo의 생성자 함수는 Function 생성자 함수다.
console.log(foo.constructor === Function); // true

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 상속을 위해 프로토타입이 필요하다. 따라서 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 가상적인 생성자 함수를 갖는다. 프로토타입은 생성자 함수와 더불어 생성되며 prototype, constructor 프로퍼티에 의해 연결되어 있기 때문이다. 다시 말해, 프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재한다.

 

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체는 생성자 함수에 의해 생성된 객체는 아니다. 하지만 큰 틀에서 생각해보면 리터럴 표기법으로 생성한 객체도 생성자 함수로 생성한 객체와 본질적인 면에서 큰 차이는 없다.

 

예를 들어,

객체 리터럴에 의해 생성한 객체와 Object 생성자 함수에 의해 생성한 객체는 생성 과정에서 미묘한 차이는 있지만 결국 객체로서 동일한 특성을 갖는다.

함수 리터럴에 의해 생성한 함수와 Function 생성자 함수에 의해 생성한 함수는 생성 과정과 스코프, 클로저 등의 차이가 있지만 결국 함수로서 동일한 특성을 갖는다.

 

따라서 프로토타입의 constructor 프로퍼티를 통해 연결되어 있는 생성자 함수를 리터럴 표기법으로 생성한 객체를 생성한 생성자 함수로 생각해도 크게 무리는 없다. 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입은 다음과 같다.

리터럴 표기법	생성자 함수	프로토타입
객체 리터럴	Object	Object.prototype
함수 리터럴	Function	Function.prototype
배열 리터럴	Array	Array.prototype
정규 표현식 리터럴	RegExp	RegExp.prototype

 

 

 

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=   5.  프로토타입의 생성 시점   =

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 생성자 함수와 연결되는 것을 살펴보았다. 

객체는 리터럴 표기법 또는 생성자 함수에 의해 생성되므로 결국 모든 객체는 생성자 함수와 연결되어 있다.

 

프로토타입은 생성자 함수가 생성되는 시점에 더불어 생성된다.

프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재하기 때문이다.

 

생성자 함수는 사용자가 직접 정의한 사용자 정의 생성자 함수와 자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 생성자 함수로 구분할 수 있다. 사용자 정의 생성자 함수와 빌트인 생성자 함수를 구분하여 프로토타입 생성 시점에 대해 살펴보자.

 

 

 

-   1)  사용자 정의 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점   -

앞에서 본 constructor, non-constructor 와 같이 내부 메서드 [[Construct]]를 갖는 함수 객체, 즉 화살표 함수나 메서드 축약 표현으로 정의하지 않고 일반함수로 정의한 함수 객체는 new 연산자와 함께 생성자 함수로서 호출할 수 있다.

 

생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수, 즉 constructor는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다.

// 함수 정의(constructor)가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다.
console.log(Person.prototype); // {constructor : f}

// 생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
}

생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수, 즉 non-constructor는 프로토타입이 생성되지 않는다.

// 화살표 함수는 non-constructor다.
const Person = name => {
  this.name = name;
};

// non-constructor는 프로토타입이 생성되지 않는다.
console.log(Person.prototype); // undefined

함수 생성 시점과 호이스팅에서 보았듯이 함수 선언문은 런타임 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다.

따라서 함수 선언문으로 정의된 Person 생성자 함수는 어떤 코드보다 먼저 평가되어 함수 객체가 된다. 이때 프로토타입도 더불어 생성된다. 생성된 프로토타입은 Person 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩된다.

 

생성된 프로토타입은 오직 constructor 프로퍼티만을 갖는 객체다. 프로토타입도 객체이고 모든 객체는 프로토타입을 가지므로 프로토타입도 자신의 프로토타입을 갖는다. 생성된 프로토타입의 프로토타입은 Object.prototype이다.

 

이처럼 빌트인 생성자 함수가 아닌 사용자 정의 생성자 함수는 자신이 평가되어 함수 객체로 생성되는 시점에 프로토타입도 더불어 생성되며, 생성된 프로토타입의 프로토타입은 언제나 Object.prototype이다.

 

 

 

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-   2)  빌트인 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점   -

Object, String, Number, Function, Array, RegExp, Date, Promise 등과 같은 빌트인 생성자 함수도 일반함수와 마찬가지로 빌트인 생성자 함수가 생성되는 시점에 프로토타입이 생성된다. 

모든 빌트인 생성자 함수는 전역 객체가 생성되는 시점에 생성된다. 생성된 프로토타입은 빌트인 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩된다.

전역 객체
>>
코드가 실행되기 이전 단계에 자바스크립트 엔진에 의해 생성되는 특수한 객체다. 전역 객체는 클라이언트 사이드 환경(브라우저)에서는 window, 서버사이드 환경(Node.js)에서는 global 객체를 의미한다.
전역 객체의 표준 빌트인 객체(Object, String, Number, Function, Array...)들과 환경에 따른 호스트 객체, 그리고 var 키워드로 선언한 전역 변수와 전역 함수를 프로퍼티로 갖는다. Math, Reflect, JSON 을 제외한 표준 빌트인 객체는 모두 생성자 함수다.

// 전역객체 window는 브라우저에 종속적이므로 아래 코드는 브라우저 환경에서 실행해야한다. 
// 빌트인 객체인 Object는 전역 객체 window의 프로퍼티다. 
window.Object === Object // true​

이처럼 객체가 생성되기 이전에 생성자 함수와 프로토타입은 이미 객체화되어 존재한다. 

이후 생성자 함수 또는 리터럴 표기법으로 객체를 생성하면 프로토타입은 생성된 객체의 [[Prototype]] 내부 슬롯에 할당된다. 이로써 생성된 객체는 프로토타입을 상속받는다.

 

 

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=   6.  객체 생성 방식과 프로토타입의 결정   =

객체 생성 밥법

-  객체 리터럴

-  Object 생성자 함수

-  생성자 함수

-  Object.create 메서드

-  클래스(ES6)

 

이처럼 다양한 방식으로 생성된 모든 객체는 각 방식마다 세부적인 객체 생성 방식의 차이는 있으나 추상연산 OrdinaryObjectCreate에 의해 생성된다는 공통점이 있다.

 

추상연산 OrdinaryObjectCreate는 필수적으로 자신이 생성할 객체의 프로토타입을 인수로 전달 받는다. 그리고 자신이 생성할 객체에 추가할 프로퍼티 ㅂ목록을 옵션으로 전달할 수 있다. 추상 연산 OrdinaryObjectCreate는 빈 객체를 생성한 후, 객체에 추가할 프로퍼티 목록이 인수로 전달된 경우 프로퍼티를 객체에 추가한다. 그리고 인수로 전달받은 프로토타입을 자신이 생성한 객체의 [[Prototype]] 내부 슬롯에 할당한 다음, 생성한 객체를 반환한다.

 

즉, 프로토타입은 추상 연산 OrdinaryObjectCreate에 전달되는 인수에 의해 결정된다. 이 인수는 객체가 생성되는 시점에 객체 생성 방식에 의해 결정된다.

 

 

 

 

-   1)  객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입   -

자바스크립트 엔진은 객체 리터럴을 평가하여 객체를 생성할 때 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출한다. 이때 추상 연산 OrdinaryObjectCreate에 전달되는 프로토타입은 Object.prototype이다. 즉, 객체 리터럴에 의해 생성되는 객체의 프로토타입은 Object.prototype이다.

const obj = { x : 1 }

위 객체 리터럴이 평가되면 추상 연산 OrdinaryObjectCreate에 의해 다음과 같이 Object 생성자 함수와 Object.prototype과 생성된 객체 사이에 연결이 만들어진다.

이처럼 객체 리터럴에 의해 생성된 obj 객체는 Object.prototype을 프로토타입으로 갖게 되며, 이로써 Object.prototype을 상속받는다. obj 객체는 constructor 프로퍼티와 hasOwnProperty 메서드 등을 소유하지 않지만 자신의 프로토타입인 Object.prototype의 constructor 프로퍼티와 hasOwnProperty 메서드를 자신의 자산인 것처럼 자유롭게 사용할 수 있다.

이는 obj 객체가 자신의 프로토타입인 Object.prototype 객체를 상속받았기 때문이다.

const obj = { x : 1 }

// 객체 리터럴에 의해 생성된 obj 객체는 Object.prototype을 상속받는다.
console.log(obj.constructor === Object);  // true
console.log(obj.hasOwnProperty('x');      // true

 

 

 

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-   2)  Object 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입   -

Object 셍성자 함수를 인수 없이 호출하면 빈 객체가 생성된다. Object 생성자 함수를 호출하면 객체 리터럴과 마찬가지로 추상 연산 OrdinaryObjectCreate가 호출된다. 이때 추상 연산 OrdinaryObjectCreate에 전달되는 프로토타입은 Object.prototype이다. 즉, Object 생성자 함수에 의해 생성되는 객체의 프로토타입은 Object.prototype이다.

const obj = new Object();
obj.x = 1;

위 코드가 실행되면 추상 연산 OrdinaryObjectCreate에 의해 다음과 같이 Object 생성자 함수와 Object.prototype과 생성된 객체 사이에 연결이 만들어진다. 객체 리터럴에 의해 생성된 객체와 동일한 구조를 갖는 것을 알 수 있다.

 

이처럼 Object 생성자 함수에 의해 생성된 obj 객체는 Object.prototype을 프로토타입으로 갖게 되며, 이로써 Object.prototype을 상속받는다.

const obj = new Object();
obj x = 1;

// Object 생성자 함수에 의해 생성된 obj 객체는 Object.prototype을 상속받는다.
console.log(obj.constructor === Object);   // true
console.log(obj.hasOwnProperty === ('x')); // true

객체 리터럴과 Object 생성자 함수에 의한 객체 생성 방식의 차이는 프로퍼티를 추가하는 방식에 있다. 객체 리터럴 방식은 객체 리터럴 내부에 프로퍼티를 추가하지만 Object 생성자 함수 방식은 일단 빈 객체를 생성한 이후 프로퍼티를 추가해야 한다.

 

 

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-   3)  생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입   -

new 연산자와 함께 생성자 함수를 호출하여 인스턴스를 생성하면 다른 객체 생성 방식과 마찬가지로 추상 연산 OrdinaryObjectCreate가 호출된다. 이때 추상 연산 OrdinaryObjectCreate에 전달되는 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체다.

즉, 생성자 함수에 의해 생성되는 객체의 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프포퍼티에 바인딩되어 있는 객체다.

function Person(name) {
  this.name = name;
}

const me = new Person('Lee');

위 코드가 실행되면 추상 연산 OrdinaryObjectCreate에 의해 다음과 같이 생성자 함수와 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체와 생성된 객체 사이에 연결이 만들어진다.

표준 빌트인 객체인 Object 생성자 함수와 더불어 생성된 프로토타입 Object.prototype은 다양한 빌트인 메서드(hasOwnProperty, propertyIsEnumerable 등)를 갖고 있다. 하지만 사용자 정의 생성자 함수 Person과 더불어 생성된 프로토타입 Person.prototype의 프로퍼티는 constructor 뿐이다.

 

프로토타입 Person.prototype에 프로퍼티를 추가하여 하위(자식) 객체가 상속받을 수 있도록 구현해보자.

프로토타입은 객체다. 따라서 일반 객체와 같이 프로포타입에도 프로퍼티를 추가/삭제할 수 있다. 그리고 이떻게 추가/삭제 된 프로퍼티는 프로토타입 체인에 즉각 반영된다.

function Person(name){
  this.name = name;
}

// 프로토타입 메서드
Person.prototype.sayHello = function() {
  console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
};

const me = new Person('Lee');
const you = new Person('Kim');

me.sayHello();  //  Hi! My name is Lee
you.sayHello();  //  Hi! My name is Kim

Person 생성자 함수를 통해  생성된 모든 객체는 프로토타입에 추가된 sayHello 메서드를 상속받아 자신의 메서드처럼 사용할 수 있다.

 

 

 

 

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=   7.  프로토타입 체인   =

function Person(name) {
  this.name = name;
}

// 프로토타입 메서드
Person.prototype.sayHello = function() { 
  console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
};

const me = new Person('Lee');

// hasOwnProperty는 Object.prototype의 메서드다.
console.log(me.hasOwnProperty('name')); // true

Person 생성자 함수에 의해 생성된 me 객체는 Object.prototype의 메서드인 hasOwnProperty를 호출할 수 있다.

이것은 me 객체가 Person.prototype뿐만 아니라 Object.prototype도 상속받았다는 것을 의미한다.

me 객체의 프로토타입은 Person.prototype이다.

Object.getPrototypeOf(me) === Person.prototype; // true

Person.prototype의 프로토타입은 Object.prototype이다. 프로토타입의 프로토타입은 언제나 Object.prototype이다.

Object.getPrototypeOf(Person.prototype) === Object.prototype; // true

 

자바스크립트는 객체의 프로퍼티(메서드 포함)에 접근하려 할 때 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 [[Prototype]] 내부 슬롯의 참조를 따라 자신의 부모 역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다. 

이를 프로토타입 체인이라 한다.

프로토타입 체인은 자바스크립트가 객체지향 프로그래밍의 상속을 구현하는 메커니즘이다.

 

 

 

// hasOwnProperty는 Object.prototype의 메서드다
// me 객체는 프로토타입 체인을 따라 hasOwnProperty 메서드를 검색하여 사용한다.
me.hasOwnProperty('name'); // true

me.hasOwnProperty('name')과 같이 메서드를 호출하면 자바스크립트 엔진은 다음과 같은 과정을 거쳐 메서드를 검색한다. 물론 프로퍼티를 참조하는 경우도 마찬가지다.

 

 1.   먼저 hasOwnProperty 메서드를 호출한 me 객체에서 hasOwnProperty  메서드를 검색한다.

       me 객체에는 hasOwnProperty 메서드가 없으므로 ❌ 프로토타입 체인을 따라한다. 

       다시 말해 [[Prototype]] 내부 슬롯에 바인딩되어 있는 프로토타입으로 이동하여 (위 그림에서 Person.prototype)

       hasOwnProperty 메서드를 검색한다.

 

 2.  Person.prototype에도 hasOwnProperty 메서드가 없으므로 ❌ 프로토타입 체인을 따라, 

     다시 말해 [[Prototype]] 내부 슬롯에 바인딩되어 있는 (위 그림에서 Person.prototype)으로 이동하여

     hasOwnProperty 메서드를 검색한다.

 

 3.  Object.prototype에는 hasOwnProperty 메서드가 존재한다.⭕

     자바스크립트 엔진은 Object.prototype.hasOwnProperty 메서드를 호출한다.

     이때 Object.prototype.hasOwnProperty 메서드의 this에는 me 객체가 바인딩 된다.

 

Object.prototype.hasOwnProperty.call(me, 'name');

// call 메서드 
// >> call 메서드는 this로 사용할 객체를 전달하면서 함수를 호출한다.

프로토타입 체인의 최상위에 위치하는 객체는 언제나 Object.prototype이다. 

따라서 모든 객체는 Object.prototype을 상속받는다.

Object.prototype을 프로토타입 체인 종점이라 한다. Object.prototype의 프로토타입, 즉 [[Prototype]] 내부 슬롯의 값은 null이다.

 

프로토타입 체인의 종점인 Object.prototype에서도 프로퍼티를 검색할 수 없는 경우 undefined를 반환한다.

에러 없이 말이다.

console.log(me.foo); // undefined

이처럼 자바스크립트 엔진은 프로토타입 체인을 따라 프로퍼티/메서드를 검색한다. 다시 말해, 자바스크립트 엔진은 객체 간의 상속 관계로 이루어진 프로토타입의 계층적인 구조에서 객체의 프로퍼티를 검색한다.

따라서 프로토타입 체인은 프로퍼티 검색을 위한 메커니즘이라고 할 수 있다.

 

이에 반해, 프로퍼티가 아닌 식별자는 스코프 체인에서 검색한다. 다시 말해, 자바스크립트 엔진은 함수의 중첩 관계로 이루어진 스코프의 계층적 구조에서 식별자를 검색한다.

따라서 스코프 체인은 식별자 검색을 위한 메커니즘이라고 할 수 있다.

 

 

me.hasOwnProperty('name');

위 예제의 경우, 먼저 스코프 체인에서 me 식별자를 검색한다. me 식별자는 전역에서 선언되었으므로 전역 스코프에서 검색된다. me 식별자를 검색한 다음, me 객체의 프로토타입 체인에서 hasOwnProperty 메서드를 검색한다.

이처럼 스코프 체인과 프로토타입 체인은 서로 연관없이 별도로 동작하는 것이 아니라 서로 협력하여 식별자와 프로퍼티를 검색하는 데 사용된다.