내장 객체의 프로토타입

prototype 프로퍼티는 자바스크립트 내부에서도 광범위하게 사용됩니다. 모든 내장 생성자 함수에서 prototype 프로퍼티를 사용합니다.

이번 챕터에선 내장 객체의 프로토타입에 대해 자세히 살펴본 후, 어떻게 내장 객체의 프로토타입 프로퍼티를 응용할 수 있는지 알아보겠습니다.

Object.prototype

빈 객체가 있다고 가정해봅시다.

let obj = {};
alert( obj ); // "[object Object]" ?

"[object Object]" 문자열을 생성하는 코드는 어디에 있을까요? toString 메서드에서 이 문자열을 생성한다는 것을 앞서 배워서 알고 있지만 도대체 코드는 어디에 있는 걸까요? obj는 비어 있는데 말이죠.

obj = new Object()를 줄이면 obj = {}가 됩니다. 여기서 Object는 내장 객체 생성자 함수인데, 이 생성자 함수의 prototype은 toString을 비롯한 다양한 메서드가 구현되어있는 거대한 객체를 참조합니다.

그림을 이용해 살펴봅시다.

new Object()를 호출하거나 리터럴 문법 {...}을 사용해 객체를 만들 때, 새롭게 생성된 객체의 [[Prototype]]은 바로 앞 챕터에서 언급한 규칙에 따라 Object.prototype을 참조합니다.

따라서 obj.toString()을 호출하면 Object.prototype에서 해당 메서드를 가져오게 됩니다.

예시를 통해 이를 확인해 봅시다.

let obj = {};

alert(obj.__proto__ === Object.prototype); // true

alert(obj.toString === obj.__proto__.toString); //true
alert(obj.toString === Object.prototype.toString); //true

그런데 이때 Object.prototype 위쪽엔 [[Prototype]] 체인이 없다는 점을 주의하셔야 합니다.

alert(Object.prototype.__proto__); // null

다양한 내장 객체의 프로토타입

Array, Date, Function을 비롯한 내장 객체들 역시 프로토타입에 메서드를 저장해 놓습니다.

배열 [1, 2, 3]을 만들면 new Array()의 디폴트 생성자가 내부에서 동작하여 Array.prototype이 배열 [1, 2, 3]의 프로토타입이 되고 개발자는 Array.prototype을 통해 배열 메서드를 사용할 수 있습니다. 이런 내부 동작은 메모리 효율을 높여주는 장점을 가져다줍니다.

명세서에선 모든 내장 프로토타입의 상속 트리 꼭대기엔 Object.prototype이 있어야 한다고 규정합니다. 이런 명세 때문에 몇몇 사람들은 "모든 것은 객체를 상속받는다."라는 말을 하기도 합니다.

세 내장 객체를 이용해 지금까지 설명한 내용을 그려보면 다음과 같습니다.

이번엔 코드로 각 내장 객체의 프로토타입을 직접 확인해 봅시다.

let arr = [1, 2, 3];

// arr은 Array.prototype을 상속받았나요?
alert( arr.__proto__ === Array.prototype ); // true

// arr은 Object.prototype을 상속받았나요?
alert( arr.__proto__.__proto__ === Object.prototype ); // true

// 체인 맨 위엔 null이 있습니다.
alert( arr.__proto__.__proto__.__proto__ ); // null

체인 상의 프로토타입엔 중복 메서드가 있을 수 있습니다. Array.prototype엔 요소 사이에 쉼표를 넣어 요소 전체를 합친 문자열을 반환하는 자체 메서드 toString이 있습니다.

let arr = [1, 2, 3]
alert(arr); // 1,2,3 <-- Array.prototype.toString의 결과

그런데 Object.prototype에도 메서드 toString이 있습니다. 이렇게 중복 메서드가 있을 때는 체인 상에서 가까운 곳에 있는 메서드가 사용됩니다. Array.prototype이 체인 상에서 더 가깝기 때문에 예시에선 Array.prototype의 toString이 사용되었습니다.

Chrome 개발자 콘솔과 같은 도구를 사용하면 상속 관계를 확인할 수 있습니다. console.dir를 사용하면 내장 객체의 상속 관계를 확인하는 데 도움이 됩니다.

배열이 아닌 다른 내장 객체들 또한 같은 방법으로 동작합니다. 함수도 마찬가지입니다. 함수는 내장 객체 Function의 생성자를 사용해 만들어지는데 call, apply를 비롯한 함수에서 사용할 수 있는 메서드는 Fuction.prototype에서 받아옵니다. 참고로 함수에도 toString이 구현되어있습니다.

function f() {}

alert(f.__proto__ == Function.prototype); // true
alert(f.__proto__.__proto__ == Object.prototype); // true, 객체에서 상속받음

원시값

문자열과 숫자, 불린값을 다루는 것은 엄청 까다롭습니다.

문자열과 숫자, 불린값은 객체가 아닙니다. 그런데 이런 원시 타입 값의 프로퍼티에 접근하려고 하면 내장 생성자 String, Number, Boolean을 사용하는 임시 래퍼(wrapper) 객체가 생성됩니다. 임시 래퍼 객체는 이런 메서드를 제공하고 난 후에 사라집니다.

래퍼 객체는 보이지 않는 곳에서 만들어지는데 엔진에 의해 최적화가 이뤄집니다. 그런데 명세서엔 각 자료형에 해당하는 래퍼 객체의 메서드를 프로토타입 안에 구현해 놓고 String.prototype, Number.prototype, Boolean.prototype을 사용해 쓰도록 규정합니다.

네이티브 프로토타입 변경하기

네이티브 프로토타입은 수정할 수 있습니다. String.prototype에 메서드를 하나 추가하면 모든 문자열에서 해당 메서드를 사용할 수 있습니다.

String.prototype.show = function() {
  alert(this);
};

"BOOM!".show(); // BOOM!

개발을 하다 보면 새로운 내장 메서드를 만들면 좋지 않을까 하는 생각이 들 때가 있습니다. 네이티브 프로토타입에 새 내장 메서드를 추가하고 싶은 유혹이 자꾸 생기죠. 그런데 이는 좋지 않은 방법입니다.

모던 프로그래밍에서 네이티브 프로토타입 변경을 허용하는 경우는 딱 하나뿐입니다. 바로 폴리필을 만들 때입니다.

폴리필은 자바스크립트 명세서에 있는 메서드와 동일한 기능을 하는 메서드 구현체를 의미합니다. 명세서에는 정의되어 있으나 특정 자바스크립트 엔진에서는 해당 기능이 구현되어있지 않을 때 폴리필을 사용합니다.

폴리필을 직접 구현하고 난 후, 폴리필을 내장 프로토타입에 추가할 때만 네이티브 프로토타입을 변경합시다.

예시:

if (!String.prototype.repeat) { // repeat이라는 메서드가 없다고 가정합시다
  // 프로토타입에 repeat를 추가

  String.prototype.repeat = function(n) {
    // string을 n회 반복(repeat)합니다.

    // 실제 이 메서드를 구현하려면 더 복잡한 코드가 필요합니다.
    // 전체 알고리즘은 명세서에서 확인할 수 있는데,
    // 명세서를 완벽히 구현하지 않은 폴리필이라도 충분히 쓸만하니 예시는 이 정도로만 작성해보겠습니다.
    return new Array(n + 1).join(this);
  };
}

alert( "라".repeat(3) ); // 라라라

프로토타입에서 메서드 빌려오기

call/apply와 데코레이터, 포워딩에서 메서드 빌리기에 대한 내용을 학습한 바 있습니다.

한 객체의 메서드를 다른 객체로 복사할 때 이 기법이 사용됩니다.

개발을 하다 보면 네이티브 프로토타입에 구현된 메서드를 빌려야 하는 경우가 종종 생깁니다.

유사 배열 객체를 만들고 여기에 Array 메서드를 복사해봅시다.

예시:

let obj = {
  0: "Hello",
  1: "world!",
  length: 2,
};

obj.join = Array.prototype.join;

alert( obj.join(',') ); // Hello,world!

내장 메서드 join의 내부 알고리즘은 제대로 된 인덱스가 있는지와 length 프로퍼티가 있는지만 확인하기 때문에 예시는 에러 없이 의도한 대로 동작합니다. 호출 대상이 진짜 배열인지는 상관없습니다. 참고로 다수의 내장 메서드가 이런 식으로 동작합니다.

메서드 빌리기 말고도 obj.__proto__를 Array.prototype으로 설정해 배열 메서드를 상속받는 방법이 있습니다. 이렇게 하면 obj에서 모든 Array 메서드를 사용할 수 있습니다.

그런데 자바스크립트는 단일 상속만 허용하기 때문에 이 방법은 obj가 다른 객체를 상속받고 있을 때는 사용할 수 없습니다.

메서드 빌리기는 여러 객체에서 필요한 기능을 가져와 섞는 것을 가능하게 해주기 때문에 유연한 개발을 가능하게 해줍니다.

요약

• 모든 내장 객체는 다음과 같은 규칙을 따릅니다.
  • 메서드는 프로토타입에 저장됩니다(Array.prototype, Object.prototype, Date.prototype 등).
  • 객체 자체엔 데이터만 저장합니다(배열의 요소, 객체의 프로퍼티, 날짜 등).
• 원시값 또한 래퍼 객체의 프로토타입에 Number.prototype, String.prototype, Boolean.prototype 같은 메서드를 저장합니다. 다만 undefined와 null은 예외입니다.
• 내장 프로토타입은 수정 가능합니다. 내장 프로토타입의 메서드를 빌려와 새로운 메서드를 만드는 것 역시 가능합니다. 그러나 내장 프로토타입 변경은 되도록 하지 않아야 합니다. 내장 프로토타입은 새로 명세서에 등록된 기능을 사용하고 싶은데 자바스크립트 엔진엔 이 기능이 구현되어있지 않을 때만 변경하는 게 좋습니다.