Object creation by constructor

생성자 함수에 의한 객체 생성

객체 리터럴에 의한 객체 생성 방식은 가장 일반적이고 간단한 객체 생성 방식이다. 객체는 객체 리터럴 이외에도 다양한 방법으로 생성할 수 있다.

이번 글에서는 다양한 객체 생성 방식 중에서 생성자 함수를 사용하여 객체를 생성하는 방식을 살펴보자. 그리고 객체 리터럴을 사용하여 객체를 생성하는 방식과 생성자 함수를 사용하여 객체를 생성하는 방식과의 장단점을 살펴보자.

1. Object 생성자 함수

new 연산자와 함께 Object 생성자 함수를 호출하면 빈 객체를 생성하여 반환한다. 빈 객체를 생성한 이후 프로퍼티 또는 메서드를 추가하여 객체를 완성할 수 있다.

// 빈 객체의 생성
const person = new Object();

// 프로퍼티 추가
person.name = 'kim';
person.sayHello = function () {
  console.log('hi my name is ' + this.name);
};

console.log(person); // {name: "kim", sayHello: f}
person.sayHello(); // hi my name is kim

생성자 함수(constructor)란, new 연산자와 함께 호출하여 객체(인스턴스)를 생성하는 함수를 말한다. 생성자 함수에 의해 생성된 객체를 인스턴스(instance)라 한다.

자바스크립트는 Object 생성자 함수 이외에도 String, Number, Boolean, Function, Array, Date, RegExp, Promise 등의 빌트인(built-in, 내장) 생성자 함수를 제공한다.

// String 생성자 함수에 의한 String 객체 생성
const strObj = new String('kim');
console.log(typeof strObj); // object
console.log(strObj);        // String {'kim'}

// Number 생성자 함수에 의한 Number 객체 생성
const numObj = new Number(123);
console.log(typeof numObj); // object
console.log(numObj);        // Number {123}

// Boolean 생성자 함수에 의한 Boolean 객체 생성
const boolObj= new Boolean(true);
console.log(typeof boolObj); // object
console.log(boolObj);        // Boolean {true}

// Function 생성자 함수에 의한 Function 객체(함수) 생성
const func = new Function('x', 'return x * x');
console.log(typeof func); // function
console.dir(func);        // ƒ anonymous(x)

// Array 생성자 함수에 의한 Array 객체(배열) 생성
const arr = new Array(1, 2, 3);
console.log(typeof arr); // object
console.log(arr);        // [1, 2, 3]

// RegExp 생성자 함수에 의한 RegExp 객체(정규 표현식) 생성
const regExp = new RegExp(/ab+c/i);
console.log(typeof regExp); // object
console.log(regExp);        // /ab+c/i

// Date 생성자 함수에 의한 Date 객체 생성
const date = new Date();
console.log(typeof date); // object
console.log(date);        // Mon May 04 2020 08:36:33 GMT+0900 (대한민국 표준시)

반드시 Object 생성자 함수를 사용해 빈 객체를 생성해야 하는 것은 아니다. 객체를 생성하는 방법은 객체 리터럴을 사용하는 것이 더 간편하다. Object 생성자 함수를 사용해 객체를 생성하는 방식은 특별한 이유가 없다면 그다지 유용해 보이지 않는다.

2. 생성자 함수

2.1 객체 리터럴에 의한 객체 생성 방식의 문제점

객체 리터럴에 의한 객체 생성 방식은 직관적이고 간편하다. 하지만 객체 리터럴에 의한 객체 생성 방식은 단 하나의 객체만 생성한다. 따라서 동일한 프로퍼티를 갖는 객체를 여러 개 생성해야 하는 경우 매번 같은 프로퍼티를 기술해야 하기 때무에 비효율적이다.

const circle1 = {
  radius: 5,
  getDiameter() {
    return 2 * this.radius;
  }
};

console.log(circle1.getDiameter()); // 10

const circle2 = {
  radius: 10,
  getDiameter() {
    return 2 * this.radius;
  }
};

console.log(circle2.getDiameter()); // 20

객체는 프로퍼티를 통해 객체 고유의 상태(state)를 표현한다. 그리고 메서드를 통해 상태 데이터인 프로퍼티를 참조하고 조작하는 동작을 표현한다. 따라서 프로퍼티는 객체마다 프로퍼티 값이 다를 수 있지만 메서드는 내용이 동일한 경우가 일반적이다.

원을 표현한 객체인 circle1 객체와 circle2 객체는 프로퍼티 구조가 동일하다. 객체 고유의 상태 데이터인 radius 프로퍼티의 값은 객체마다 다를 수 있지만 getDiameter 메서드는 완전히 동일하다.

하지만 객체 리터럴에 의해 객체를 생성하는 경우 프로퍼티 구조가 동일함에도 불구하고 매번 같은 프로퍼티와 메서드를 기술해야 한다. 이는 수십 개의 객체를 생성해야 한다면 문제가 된다.

2.2 생성자 함수에 의한 객체 생성 방식의 장점

생성자 함수에 의한 객체 생성 방식은 마치 객체(인스턴스)를 생성하기 위한 템플릿(클래스)처럼 생성자 함수를 사용하여 프로퍼티 구조가 동일한 객체 여러 개를 간편하게 생성할 수 있다.

// 생성자 함수
function Circle(radius) {
  // 생성자 함수 내부의 this는 생성자 함수가 생성할 인스턴스를 가리킨다.
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
}

// 인스턴스의 생성
const circle1 = new Circle(5);  // 반지름이 5인 Circle 객체를 생성
const circle2 = new Circle(10); // 반지름이 10인 Circle 객체를 생성

console.log(circle1.getDiameter()); // 10
console.log(circle2.getDiameter()); // 20

this는 객체 자신의 프로퍼티나 메서드를 참조하기 위한 자기 참조 변수다(self-referencing variable).
this가 가리키는 값, 즉 this 바인딩은 함수 호출 방식에 따라 동적으로 결정된다.

함수 호출 방식	this가 가리키는 값(this 바인딩)
일반 함수로서 호출	전역 객체
메서드로서 호출	메서드를 호출한 객체(마침표 앞의 객체)
생성자 함수로서 호출	생성자 함수가 (미래에) 생성할 인스턴스

// 함수는 다양한 방식으로 호출될 수 있다.
function foo() {
  console.log(this);
}

// 일반적인 함수로서 호출
// 전역 객체는 브라우저 환경에서는 window, Node.js 환경에서는 global을 가리킨다.
foo(); // window

// 메서드로서 호출
const obj = { foo }; // ES6 프로퍼티 축약 표현
obj.foo(); // obj

// 생성자 함수로서 호출
const inst = new foo(); // inst

this에 대해서는 나중에 자세히 살펴보기로 하고 지금은 이정도로만 정리하도록 하겠다.

생성자 함수는 이름 그래도 객체(인스턴스)를 생성하는 함수다. 하지만 자바와 같은 클래스 기반 객체지향 언어의 생성자(constructor)와는 다르게 그 형식이 정해져 있는 것이 아니라 일반 함수와 동일한 방법으로 생성자 함수를 정의하고 new 연산자와 함께 호출하면 해당 함수는 생성자 함수로 동작한다. 만약 new 연산자와 함께 생성자 함수를 호출하지 않으면 생성자 함수가 아니라 일반 함수로 동작한다.

// new 연산자와 함께 호출하지 않으면 생성자 함수로 동작하지 않는다.
// 즉, 일반 함수로서 호출된다.
const circle3 = Circle(15);

// 일반 함수로서 호출된 Circle은 반환문이 없으므로 암묵적으로 undefined를 반환한다.
console.log(circle3); // undefined

// 일반 함수로서 호출된 Circle내의 this는 전역 객체를 가리킨다.
console.log(radius); // 15

2.3 생성자 함수의 인스턴스 생성 과정

먼저 생성자 함수의 함수 몸체에서 수행해야 하는 것이 무엇인지 생각해보자. 생성자 함수의 역할은 프로퍼티 구조가 동일한 인스턴스를 생성하기 위한 템플릿(클래스)으로서 동작하여 인스턴스를 생성 하는 것과 생성된 인스턴스를 초기화(인스턴스 프로퍼티 추가 및 초기값 할당) 하는 것이다. 생성자 함수가 인스턴스를 생성하는 것은 필수이고, 생성된 인스턴스를 초기화하는 것은 옵션이다.

// 생성자 함수
function Circle(radius) {
  // 인스턴스 초기화
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
}

// 인스턴스 생성
const circle1 = new Circle(5); // 반지름이 5인 Circle 객체를 생성

생성자 함수 내부의 코드를 살펴보면 this에 프로퍼티를 추가하고 필요에 따라 전달된 인수를 프로퍼티의 초기값으로서 할당하여 인스턴스를 초기화한다. 하지만 인스턴스를 생성하고 반환하는 코드는 보이지 않는다.

자바스크립트 엔진은 암묵적인 처리를 통해 인스턴스를 생성하고 반환한다. new 연산자와 함께 생성자 함수를 호출하면 자바스크립트 엔진은 다음과 같은 과정을 거쳐 암묵적으로 인스턴스를 생성하고 인스턴스를 초기화한 후 암묵적으로 인스턴스를 반환한다.

1. 인스턴스 생성과 this 바인딩

암묵적으로 빈 객체가 생성된다. 이 빈 객체가 바로 (아직 완성되지는 않았지만) 생성자 함수가 생성한 인스턴스다. 그리고 암묵적으로 생성된 빈 객체, 즉 인스턴스는 this에 바인딩된다. 생성자 함수 내부의 this가 생성자 함수가 생성할 인스턴스를 기리키는 이유가 바로 이것이다. 이 처리는 런타임 이전에 실행된다.

• 바인딩
  바인딩(name binding)이란 식별자와 값을 연결하는 과정을 의미한다. 예를 들어, 변수 선언은 변수 이름(식별자)과 확보된 메모리 공간의 주소를 바인딩하는 것이다. this 바인딩은 this(키워드로 분류되지만 식별자 역할을 한다)와 this가 가리킬 객체를 바인딩하는 것이다.

function Circle(radius) {
  // 1. 암묵적으로 빈 객체가 생성되고 this에 바인딩된다.
  console.log(this); // Circle {}

  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
}

2. 인스턴스 초기화

생성자 함수에 기술되어 있는 코드가 한 줄씩 실행되어 this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다. 즉, this에 바인딩되어 있는 인스턴스에 프로퍼티나 메서드를 추가하고 생성자 함수가 인수로 전달받은 초기값을 인스턴스 프로퍼티에 할당하여 초기화하거나 고정값을 할당한다. 이 처리는 개발자가 기술한다.

function Circle(radius) {
  // 1. 암묵적으로 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.

  // 2. this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
}

3. 인스턴스 반환

생성자 함수 내부의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.

function Circle(radius) {
  // 1. 암묵적으로 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.

  // 2. this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };

  // 3. 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다
}

// 인스턴스 생성. Circle 생성자 함수는 암묵적으로 this를 반환한다.
const circle = new Circle(1);
console.log(circle); // Circle {radius: 1, getDiameter: ƒ}

만약 this가 아닌 다른 객체를 명시적으로 반환하면 this가 반환되지 못하고 return 문에 명시한 객체가 반환된다.

function Circle(radius) {
  // 1. 암묵적으로 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.

  // 2. this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };

  // 3. 암묵적으로 this를 반환한다.
  // 명시적으로 객체를 반환하면 암묵적인 this 반환이 무시된다.
  return {};
}

// 인스턴스 생성. Circle 생성자 함수는 명시적으로 반환한 객체를 반환한다.
const circle = new Circle(1);
console.log(circle); // {}

하지만 명시적으로 원시값을 반환하면 원시값 반환은 무시되고 암묵적으로 this가 반환된다.

function Circle(radius) {
  // 1. 암묵적으로 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.

  // 2. this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };

  // 3. 암묵적으로 this를 반환한다.
  // 명시적으로 원시값을 반환하면 원시값 반환은 무시되고 암묵적으로 this가 반환된다.
  return 100;
}

// 인스턴스 생성. Circle 생성자 함수는 명시적으로 반환한 객체를 반환한다.
const circle = new Circle(1);
console.log(circle); // Circle {radius: 1, getDiameter: ƒ}

이처럼 생성자 함수 내부에서 명시적으로 this가 아닌 다른 값을 반환하는 것은 생성자 함수의 기본 동작을 훼손한다. 따라서 생성자 함수 내부에서 return문을 반드시 생략해야 한다.

2.4 내부 메서드 [[Call]]과 [[Construct]]

함수 선언문 또는 함수 표현식으로 정의한 함수는 일반적인 함수로서 호출할 수 있는 것은 물론 생성자 함수로서 호출할 수 있다.
함수는 객체이므로 일반 객체와 동일하게 동작할 수 있다. 함수 객체는 일반 객체가 가지고 있는 내부 슬롯과 내부 메서드를 모두 가지고 있기 때문이다.

// 함수는 객체다.
function foo() {}

// 함수는 객체이므로 프로퍼티를 소유할 수 있다.
foo.prop = 10;

// 함수는 객체이므로 메서드를 소유할 수 있다.
foo.method = function () {
  console.log(this.prop);
};

foo.method(); // 10

함수는 객체이지만 일반 객체와는 다르다. 일반 객체는 호출할 수 없지만 함수는 호출할 수 있다. 따라서 함수 객체는 일반 객체가 가지고 있는 내부 슬롯과 내부 메서드는 물론, 함수로서 동작하기 위해 함수 객체만을 위한 [[Environment]], [[FormalParameters]] 등의 내부 슬롯과 [[Call]], [[Construct]] 같은 내부 메서드를 추가로 가지고 있다.

함수가 일반 함수로서 호출되면 함수 객체의 내부 메서드 [[Call]]이 호출되고 new 연산자와 함께 생성자 함수로서 호출되면 내부 메서드 [[Construct]]가 호출된다.

function foo() {}

// 일반적인 함수로서 호출: [[Call]]이 호출된다.
foo();

// 생성자 함수로서 호출: [[Construct]]가 호출된다.
new foo();

내부 메서드 [[Call]]을 갖는 함수 객체를 callable이라 하며, 내부 메서드 [[Construct]]를 갖는 함수 객체를 cunstructor, [[Construct]]를 갖지 않는 함수 객체를 non-constructor라고 부른다. callable은 호출할 수 있는 객체, 즉 함수를 말하며, constructor는 생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수, non-constructor는 객체를 생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수를 의미한다.

호출할 수 없는 객체는 함수 객체가 아니므로 함수로서 기능하는 객체, 즉 함수 객체는 반드시 callable이어야 한다. 따라서 모든 함수 객체는 내부 메서드 [[Call]]을 갖고 있으므로 호출할 수 있다.

결론적으로 함수 객체는 callable이면서 constructor이거나 callable이면서 non-constructor다. 즉, 모든 함수 객체는 호출할 수 있지만 모든 함수 객체를 생성자 함수로서 호출할 수 있는 것은 아니다.

2.5 constructor와 non-construcotr의 구분

자바스크립트 엔진이 어떻게 constructor와 non-constructor를 구분하는지 살펴보자. 자바스크립트 엔진은 함수 정의를 평가하여 함수 객체를 생성할 때 함수 정의 방식에 따라 함수를 constructor와 non-constructor로 구분한다.

• constructor: 함수 선언문, 함수 표현식, 클래스(클래스도 함수다.)
• non-constructor: 메서드(ES6 메서드 축약 표현), 화살표 함수

이때 주의할 것은 ECMAScript 사양에서 메서드로 인정하는 범위가 일반적인 의미의 메서드보다 좁다는 것이다. 예제를 살펴보자.

// 일반 함수 정의: 함수 선언문, 함수 표현식
function foo() {}
const bar = function () {};
// 프로퍼티 x의 값으로 할당된 것은 일반 함수로 정의된 함수다. 이는 메서드로 인정하지 않는다.
const baz = {
  x: function () {}
};

// 일반 함수로 정의된 함수만이 constructor이다.
new foo();   // -> foo {}
new bar();   // -> bar {}
new baz.x(); // -> x {}

// 화살표 함수 정의
const arrow = () => {};

new arrow(); // TypeError: arrow is not a constructor

// 메서드 정의: ES6의 메서드 축약 표현만을 메서드로 인정한다.
const obj = {
  x() {}
};

new obj.x(); // TypeError: obj.x is not a constructor

함수를 프로퍼티 값으로 사용하면 일반적으로 메서드로 통칭한다. 하지만 ECMAScript 사양에서 메서드란 ES6의 메서드 축약 표현만을 의미한다. 다시 말해 함수가 어디에 할당되어 있는지에 따라 메서드인지를 판단하는 것이 아니라 함수 정의 방식에 따라 constructor와 non-constructor를 구분한다.

함수를 일반 함수로서 호출하면 함수 객체의 내부 메서드 [[Call]]이 호출되고 new 연산자와 함께 생성자 함수로서 호출하면 내부 메서드 [[Constructor]]가 호출된다.
반면, non-constructor인 함수 객체를 생성자 함수로서 호출하면 에러가 발생한다.

주의할 것은 생성자 함수로서 호출될 것을 기대하고 정의하지 않은 일반 함수에 new 연산자를 붙여 호출하면 생성자 함수처럼 동작할 수 있다는 것이다.

2.6 new 연산자

일반 함수와 생성자 함수에 특별한 형식적 차이는 없다. new 연산자와 함께 함수를 호출하면 해당 함수는 생성자 함수로 동작한다. 다시 말해, 함수 객체의 내부 메서드 [[Call]]이 호출되는 것이 아니라 [[Construct]]가 호출된다. 단, new 연산자와 함께 호출하는 함수는 non-constructor가 아닌 constructor여야 한다.

// 생성자 함수로서 정의하지 않은 일반 함수
function add(x, y) {
  return x + y;
}

// 생성자 함수로서 정의하지 않은 일반 함수를 new 연산자와 함께 호출
let inst = new add();
// 함수가 객체를 반환하지 않았으므로 반환문이 무시된다. 따라서 빈 객체가 생성되어 반환된다.
console.log(inst); // {}

// 객체를 반환하는 일반 함수
function createUser(name, role) {
  return { name, role };
}

// 생성자 함수로서 정의하지 않은 일반 함수를 new 연산자와 함께 호출
inst = new createUser('Lee', 'admin');
// 함수가 생성한 객체를 반환한다.
console.log(inst); // {name: "Lee", role: "admin"}

반대로 new 연산자 없이 생성자 함수를 호출하면 일반 함수로 호출된다. 다시 말해, 함수 객체의 내부 메서드 [[Constructor]]가 호출되는 것이 아니라 [[Call]]이 호출된다.

// 생성자 함수
function Circle(radius) {
  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
}

// new 연산자 없이 생성자 함수 호출하면 일반 함수로서 호출된다.
const circle = Circle(5);
console.log(circle); // undefined

// 일반 함수 내부의 this는 전역 객체 window를 가리킨다.
console.log(radius); // 5
console.log(getDiameter()); // 10

circle.getDiameter();
// TypeError: Cannot read property 'getDiameter' of undefined

Circle 함수를 new 연산자와 함께 생성자 함수로서 호출하면 함수 내부의 this는 Circle 생성자 함수가 생성할 인스턴스를 가리킨다. 하지만 Circle 함수를 일반적인 함수로서 호출하면 함수 내부의 this는 전역 객체 window를 가리킨다.

위 예제의 Circle 함수는 일반 함수로서 호출되었기 때문에 Circle 함수 내부의 this는 전역 객체 window를 가리킨다. 따라서 radius 프로퍼티와 getDiameter 메서드는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다.

일반 함수와 생성자 함수에 특별한 형식적 차이는 없다. 따라서 생성자 함수는 일반적으로 첫 문자를 대문자로 기술하는 파스칼 케이스로 명명하여 일반 함수와 구별할 수 있도록 노력한다.

2.7 new.target

생성자 함수가 new 연산자 없이 호출되는 것을 방지하기 위해 파스칼 케이스 컨벤션을 사용한다 하더라도 실수는 언제나 발생할 수 있다. 이러한 위험성을 회피하기 위해 ES6에서는 new.target 을 지원한다.

new.target 은 this와 유사하게 constructor인 모든 함수 내부에서 암묵적인 지역 변수와 같이 사용되며 메타 프로퍼티라 부른다. 참고로 IE는 new.target을 지원하지 않는다.

함수 내부에서 new.target을 사용하면 new 연산자와 함께 생성자 함수로서 호출되었는지 확인할 수 있다. new 연산자와 함께 생성자 함수로서 호출되면 new.target은 함수 자신을 가리킨다. new 연산자 없이 일반 함수로서 호출된 함수 내부의 new.target은 undefined다.

따라서 함수 내부에서 new.target을 사용하여 new 연산자와 생성자 함수로서 호출했는지 확인하여 그렇지 않은 경우 new 연산자와 함께 재귀 호출을 통해 생성자 함수로서 호출할 수 있다.

// 생성자 함수
function Circle(radius) {
  // 이 함수가 new 연산자와 함께 호출되지 않았다면 new.target은 undefined다.
  if (!new.target) {
    // new 연산자와 함께 생성자 함수를 재귀 호출하여 생성된 인스턴스를 반환한다.
    return new Circle(radius);
  }

  this.radius = radius;
  this.getDiameter = function () {
    return 2 * this.radius;
  };
}

// new 연산자 없이 생성자 함수를 호출하여도 new.target을 통해 생성자 함수로서 호출된다.
const circle = Circle(5);
console.log(circle.getDiameter());