함수 (Function)

함수 (Function)

일련의 과정을 문(statement)로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것
함수 내부로 입력을 전달받는 변수를 매개변수(parameter),
입력을 인수(argument), 출력을 반환값(return value)이라 함
함수는 값이며 여러 개 존재할 수 있으므로, 특정 함수 구별을 위해 식별자인 함수 이름 사용 가능
함수는 함수 정의(Function definition)을 통해 생성

함수 호출 (Function call/invoke)

인수(argument)를 매개변수(parameter)를 통해 함수의 실행을 명시적으로 지시하는 것
함수를 호출하면 코드 블록에 담긴 문들이 일괄적으로 실행되고, 실행 결과인 반환값을 반환
함수는 함수를 가리키는 식별자와 한 쌍의 소괄호인 함수 호출 연산자로 호출
함수 호출 연산자 내에는 0개 이상의 인수를 쉼표로 구분해서 나열
함수를 호출하면 현재의 실행 흐름을 중단하고, 호출된 함수로 실행 흐름을 옮김
매개변수에 인수가 순서대로 할당되고 함수 몸체의 문들이 실행되기 시작함

함수를 사용하는 이유

함수는 필요할 때 여러번 호출할 수 있음
실행 시점을 개발자가 결정할 수 있고, 몇 번이든 재사용이 가능
동일한 작업을 반복 수행 시, 같은 코드를 여러번 작성하는 것이 아니라 미리 정의된 함수를 사용하는 것이 효율적이며 '코드의 재사용' 측면에서 유용
코드의 중복응ㄹ 억제하고 재사용성을 높이는 함수는 '유지보수의 편의성'을 높이고 실수를 줄여 '코드의 신뢰성'을 높이는 효과가 있음.
함수는 객체 타입의 값이며, 이름을 붙일 수 있음. 적절한 함수 이름은 함수 내의 코드를 이해하지 않고도 함수의 역할을 파악할 수 있게하여 '코드의 가독성'을 향상시킴

함수 리터럴 (Function Literal)

자바스크립트의 함수는 객체 타입의 값. 함수 리터럴로 생성 가능
함수 리터럴은 function 키워드, 함수 이름, 매개변수 목록, 함수 몸체로 구성

• 함수 이름
  함수 이름은 식별자 네이밍 규칙을 준수해야 함
  함수 이름은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자
  생략이 가능하며 이름이 있는 함수를 기명 함수(named function),
  이름이 없는 함수를 무명/익명 함수(anonymous function)라 함

• 매개변수 목록
  0개 이상의 매개변수를 소괄호로 감싸고 쉼표로 구분
  각 매개변수에는 함수를 호출할 때 지정한 인수가 순서대로 할당
  매개변수 목록은 순서에 의미가 있음
  매개변수는 함수 몸체 내에서 변수와 동일하게 취급
  변수와 마찬가지로 식별자 네이밍 규칙을 준수해야 함

• 함수 몸체
  함수가 호출되었을 때 일괄적으로 실행 될 문들을 하나의 실행 단위로 정의한 코드 블록
  함수 몸체는 함수 호출에 의해 실행

함수는 객체지만 일반 객체와 다름
일반 객체는 호출할 수 없지만, 함수는 호출 가능
일반 객체에는 없는 함수만의 고유한 프로퍼티를 가진다는 차이점도 있음

함수 정의

함수 정의란 함수를 호출하기 이전에 인수를 전달받을 매개변수와 실행할 문들 그리고 반환할 값을 지정하는 것
정의된 함수는 자바스크립트 엔진에 의해 평가되어 함수 객체가 됨
함수를 정의하는 방법에는 네 가지가 있음
함수 선언문, 함수 표현식, Function 생성자 함수, 화살표 함수(ES6)

• 함수 선언문
  함수 리터럴과 형태가 동일
  함수 리터럴은 함수 이름을 생략 가능하지만, 함수 선언문은 생략 불가
  함수 선언문은 표현식이 아닌 문
  자바스크립트 엔진은 함수 선언문을 해석해 함수 객체를 생성
  함수 이름은 함수 몸체 내부에서만 유효한 식별자이므로, 함수 이름과 별도로 생성된 함수 객체를 가리키는 식별자가 필요
  함수 객체를 가리키는 식별자가 없으면 생성된 함수 객체를 참조할 수 없어 호출이 불가능
  자바스크립트 엔진은 생성된 함수를 호출하기 위해, 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고 함수 객체를 할당
  함수는 함수 이름으로 호출하는 것이 아니라 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출

• 함수 표현식
  자바스크립트 함수는 객체 타입의 값
  자바스크립트의 함수는 값처럼 변수에 할당할 수도 프로퍼티 값이 될 수도 배열의 요소가 될 수도 있음
  이런 값의 성질을 갖는 객체가 일급 객체. 자바스크립트의 함수는 일급 객체이므로 함수를 값처럼 자유롭게 사용 가능함. 함수 리터럴로 생성한 함수 객체를 변수에 할당 가능.
  이러한 함수 정의 방식을 함수 표현식이라 함
  함수 리터럴의 함수 이름은 생략 가능. 이를 익명 함수라 함
  함수 표현식의 함수 리터럴은 생략하는 것이 일반적

• Function 생성자 함수
  자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 함수인 Function 생성자 함수에 매개변수 목록과 함수 몸체를 문자열로 전달하면서 new 연산자와 함께 호출하면 함수 객체를 생성해서 반환
  일반적이지도 않고 바람직한 방식도 아님
  클로저(closure)를 생성하지 않고, 함수 선언문이나 함수 표현식으로 생성한 함수와 다르게 동작

• 화살표 함수 (Arrow function)
  function 키워드 대신 화살표(=>)를 사용해 좀 더 간략한 방법으로 함수 선언 가능
  항상 익명 함수로 정의함
  기존의 함수 선언문 또는 함수 표현식을 완전히 대체하기 위한 것은 아님. 표현 뿐만 아니라 내부 동작도 간략화 되어 있음
  생성자 함수로 사용이 불가능하며, 기존 함수와 this 바인딩 방식이 다르고, Prototype 프로퍼티가 없고, arguments 객체를 생성하지 않는다는 차이점이 있음

함수 생성 시점과 함수 호이스팅

함수 선언문으로 정의한 함수는 함수 선언문 이전에 호출할 수 있음
함수 표현식으로 정의한 함수는 함수 선언문 이전에 호출할 수 없음
함수 선언문으로 정의한 함수와 함수 표현식으로 정의한 함수의 생성 시점이 다르기 때문

함수 선언문으로 함수를 정의하면, 런타임 이전에 함수 객체가 먼저 생성
자바스크립트 엔진은 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고 생성된 함수 객체를 할당
런타임에는 이미 함수 객체가 생성되어 있고, 함수 이름과 동일한 식별자에 할당까지 완료된 상태이므로 함수 선언문 이전에 함수를 참조하고 호출할 수 있음

함수 선언문이 코드의 선두로 끌어올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특성을 함수 호이스팅(Function hoisting)이라 함

함수 호이스팅 vs 변수 호이스팅

var 키워드를 사용한 변수 선언문과 함수 선언문은 런타임 이전에 자바스크립트 엔진에 의해서 먼저 실행되어 식별자를 생성한다는 점에서 동일
var 키워드로 선언된 변수는 undefined로 초기화
함수 선언문을 통해 암묵적으로 생성된 식별자는 함수 객체로 초기화
var 키워드를 사용한 변수 선언문 이전에 변수를 참조하면 변수 호이스팅에 의해 undefined로 평가
함수 선언문으로 정의한 함수를 함수 선언문 이전에 호출하면 함수 호이스팅에 의해 호출 가능

함수 표현식은 변수에 할당되는 값이 함수 리터럴인 문
함수 표현식은 변수 선언문과 변수 할당문을 한 번에 기술한 축약 표현과 동일하게 동작
변수 선언은 런타임 이전에 실행되어 undefined로 초기화
변수 할당문의 값은 할당문이 실행되는 시점인 런타임에 평가되므로, 함수 표현식의 함수 리터럴도 할당문이 실행되는 시점에 평가되어 함수 객체가 됨. 따라서 함수 표현식으로 함수를 정의하면 변수 호이스팅이 발생함
함수 호이스팅은 함수 호출 전에 함수를 선언해야 한다는 당연한 규칙을 무시하므로 함수 선언문 대신 함수 표현식 사용을 권장

매개변수와 인수

함수 실행에 필요한 값을 함수 외부에서 함수 내부로 전달할 필요가 있는 경우, 매개변수(parameter)를 통해 인수(argument)를 전달
인수는 값으로 표현될 수 있는 표현식이어야 함
인수는 함수를 호출할 때 지정하며, 개수와 타입에 제한이 없음
매개변수는 함수를 정의할 때 선언하며 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급함
매개변수는 함수 내부에서만 참조할 수 있고, 몸체 외부에서는 참조 불가능
매개변수의 유효 범위(scope)는 함수 내부
함수는 매개변수와 인수의 개수가 일치하는지 체크하지 않음.
따라서 개수가 일치하지 않더라도 에러가 발생하지 않음 주의
인수 부족으로 할당되지 않은 매개변수의 값은 undefined
매개변수보다 인수가 더 많은 경우, 초과된 인수는 무시
모든 인수는 암묵적으로 arguments 객체의 프로퍼티로 보관됨

인수 확인

자바스크립트 함수는 매개변수와 인수의 개수가 일치하는지 확인하지 않음
자바스크립트는 동적 타입 언어이므로 자바스크립트 함수는 매개변수의 타입 사전 지정 불가능
따라서 함수를 정의할 때 적절한 인수가 전달되었는지 확인할 필요가 있음
해결 방안으로는, 타입스크립트 사용을 통해 컴파일 시점에 부적절한 호출 방지
인수가 전달되지 않은 경우 단축 평가를 사용해 매개변수에 기본값 할당
ES6에 도입된 매개변수 기본값 사용하여 함수 내에서 수행하던 인수 체크 및 초기화 간소화 가능
매개변수 기본값은 매개변수에 인수 전달이 되지 않거나, undefined가 전달되는 경우 유효

매개변수 최대 개수

ECMAScript 사양에서는 매개변수의 최대 개수에 대해 명시적으로 제한하지 않음
함수의 매개변수는 순서에 의미가 있음.
매개변수가 많아지면 함수 호출 시 인수의 순서를 고려해야 함
매개변수가 많아지면 함수의 사용법을 이해하기 어렵게 하고 실수 발생을 높여 유지보수성에 문제가 생길 수 있음
이상적인 매개변수 개수는 0개이면 적을 수록 좋음
매개변수 개수가 많아지면 함수가 여러 가지 일을 한다는 증거
'이상적인 함수는 한 가지 일만 해야 하며 가급적 작게 만들어야 함'
매개변수는 최대 3개 이상을 넘지 않는 것을 권장
그 이상의 매개변수가 필요한 경우 하나의 매개변수를 선언하고 객체를 인수로 전달하는 것이 유리

반환문

함수는 return 키워드와 표현식(반환값)으로 이루어진 반환문을 사용해 실해 결과를 외부로 반환할 수 있음
함수는 return 키워드를 사용해 자바스크립트에서 사용 가능한 모든 값 반환 가능
함수 호출은 표현식, 함수 호출 표현식은 반환값으로 평가됨
반환문은 두 가지 역할을 함
반환문은 함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나감
반환문 이후에 다른 문이 존재하면, 그 문은 실행되지 않고 무시
return 키워드 뒤에 오는 표현식을 평가해 반환
return 키워드 뒤에 반환값으로 사용할 표현식을 명시적으로 지정하지 않으면 undefined가 반환
반환문은 생략 가능 하며, 이 때 함수는 함수 몸체의 마지막 문까지 실행한 후 암묵적으로 undefined를 반환
return 키워드와 반환값 사이에 줄바꿈이 있으면 세미콜론 자동 삽입에 의해 의도치 않은 결과 발생 가능
함수 몸체에서만 사용 가능하며, 전역에서 반환문을 사용하면 문법 에러가 발생
Node.js는 모듈 시스템에 의해 파일별로 독립적인 파일 스코프를 가짐
Node.js 환경에서는 파일의 가장 바깥 영역에 반환문을 사용해도 에러 발생하지 않음

참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

원시 값은 값에 의한 전달, 객체는 참조에 의한 전달 방식으로 동작
매개변수도 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급되므로, 매개변수 또한 값에 의한 전달과 참조에 의한 전달 방식을 그대로 따름
함수를 호출하면서 매개변수에 값을 전달하는 방식을 '값에 의한 호출', '참조에 의한 호출'로 구별해 부르는 경우도 있으나 동작 방식은 값에 의한 전달, 참조에 의한 전달과 동일
원시 타입 인수는 값 자체가 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 그 값을 변경해도 원본은 훼손되지 않음
함수 외부에서 함수 내부로 전달한 원시값의 원본을 변경하는 어떠한 부수 효과도 발생하지 않음
객체 타입 인수는 참조값이 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 참조값을 통해 객체를 변경할 경우 원본이 훼손됨
함수 외부에서 함수 몸체 내부로 전달한 참조값에 의해 원본 객체가 변경되는 부수 효과 발생
함수가 외부 상태를 변경하면 상태 변화를 추적하기 어려워짐
코드의 복잡성을 증가시키고 가독성을 해치는 원인이 됨

객체가 변경할 수 있는 값이며, 참조에 의한 전달 방식으로 동작하기 때문에 발생하는 부작용
문제 해결 방법 중 하나는 객체를 불변 객체로 만들어 사용하는 것
객체의 복사본을 새롭게 생성하는 비용은 들지만, 객체를 마치 원시값처럼 변경 불가능한 값으로 동작하게 만드는 것
객체의 상태 변경을 원천봉쇄하고 객체의 상태 변경이 필요한 경우에는 방어적 복사를 통해 원본 객체를 완전히 복제하는 깊은 복사 사용
이를 통해 새로운 객체를 생성하고 재할당을 통해 교체하여 외부 상태가 변경되는 부수효과를 없앨 수 있음
외부 상태를 변경하지 않고 외부 상태에 의존하지도 않는 함수를 순수함수라 함
순수함수를 통해 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이려는 프로그래밍 패러다임을 함수형 프로그래밍이라 함

함수의 다양한 형태

• 즉시 실행 함수
  함수 정의와 동시에 즉시 호출되는 함수
  단 한 번만 호출되며, 다시 호출할 수 없음
  함수 이름이 없는 익명 함수를 사용하는 것이 일반적
  함수 이름이 있는 기명 즉시 실행 함수도 사용 가능
  그룹 연산자 내의 기명 함수는 함수 리터럴로 평가되며 즉시 실행 함수를 다시 호출할 수 없음
  즉시 실행 함수는 반드시 그룹 연산자로 감싸야 함
  일반 함수처럼 값을 반환할 수 있고 인수를 전달할 수 있음
  즉시 실행 함수 내에 코드를 모아두면, 혹시 있을 수도 있는 변수나 함수 이름의 충돌 방지 가능

• 재귀 함수
  함수가 자기 자신을 호출하는 것을 재귀 호출이라 함
  자기 자신을 호출하는 행위, 즉 재귀 호출을 수행하는 함수
  반복되는 처리를 위해 사용하며, 반복되는 처리를 반복문 없이 구현 가능
  함수 내부에서 함수 이름을 사용해 자기 자신을 호출할 수 있음
  함수 표현식으로 정의한 함수 내부에서는 함수 이름은 물론 함수를 가리키는 식별자로도 자기 자신 호출 가능
  함수 외부에서 함수를 호출할 때는 반드시 함수를 가리키는 식별자로 호출해야 함
  재귀함수는 자신을 무한 재귀 호출 함
  재귀 함수 내에는 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 반드시 만들어야 함
  탈출 조건이 없으면 함수가 무한 호출되어 스택 오버플로(Stack Overflow)에러가 발생
  대부분의 재귀 함수는 for문이나 while문으로 구현 가능
  반복되는 처리를 반복문 없이 구현할 수 있다는 장점이 있지만, 무한 반복의 위험이 있고 이로 인해 스택 오버플로 에러를 발생시킬 수 있으므로 주의해서 사용해야 함
  반복문을 사용하는 것보다 재귀함수를 사용하는 편이 더 직관적으로 이해하기 쉬울 때만 한정적으로 사용하는 것이 바람직

• 중첩 함수
  함수 내부에 정의된 함수를 중첩 함수 또는 내부 함수라 함
  중첩 함수를 포함하는 함수를 외부 함수라 부름
  중첩 함수는 외부 함수 내부에서만 호출 가능
  일반적으로 중첩 함수는 자신을 포함하는 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수의 역할을 함
  ES6부터 함수 정의는 문이 위치할 수 있는 문맥이라면 어디든지 가능
  함수 선언문의 경우 ES6 이전에는 코드의 최상위 또는 다른 함수 내부에서만 정의할 수 있었지만 ES6부터는 if문이나 for문 등의 코드 블록 내에서도 정의 가능
  호이스팅으로 인해 혼란이 발생할 수 있으므로, if문이나 for문 등의 코드 블록에서 함수 선언문을 통해 함수를 선언하는 것은 바람직하지 않음
  중첩 함수는 클로저와 깊은 관련이 있음

• 콜백 함수
  함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수
  매개변수를 통해 외부에서 콜백 함수를 전달받은 함수를 고차 함수라고 함
  콜백 함수도 고차 함수에 전달되어 헬퍼 함수의 역할을 함
  중첩 함수는 고정되어 있어 교체하기 곤란하지만, 콜백 함수는 함수 외부에서 고차 함수 내부로 주입하기 때문에 자유롭게 교체할 수 있다는 장점이 있음
  고차 함수는 콜백 함수를 자신의 일부분으로 합성
  고차 함수는 매개변수를 통해 전달 받은 콜백 함수의 호출 시점을 결정해서 호출
  콜백 함수는 고차 함수에 의해 호출되며, 이 때 고차 함수는 필요에 따라 콜백 함수에 인수를 전달할 수 있음
  고차 함수에 콜백 함수를 전달할 때 콜백 함수를 호출하지 않고 함수 자체를 전달해야 함
  콜백 함수가 고차 함수 내부에만 전달된다면, 콜백 함수를 익명 함수 리터럴로 정의하면서 곧바로 고차 함수에 전달하는 것이 일반적
  콜백 함수로 전달된 함수 리터럴은 고차 함수가 호출될 때마다 평가되어 함수 객체를 생성
  콜백 함수를 다른 곳에서도 호출할 필요가 있거나, 콜백 함수를 전달받는 함수가 자주 호출된다면 함수 외부에서 콜백 함수를 정의한 후, 함수 참조를 고차 함수에 전달하는 것이 효율적
  콜백 함수는 함수형 프로그래밍 패러다임 뿐만 아니라, 비동기 처리(이벤트 처리, Ajax 통신, 타이머 함수 등)에 활용되는 중요한 패턴

순수 함수 vs 비순수 함수

• 순수 함수
  어떤 외부 상태에 의존하지도 않고 변경하지도 않는, 부수 효과가 없는 함수
  동일한 인수가 전달되면 언제나 동일한 값을 반환하는 함수
  어떤 외부 상태에도 의존하지 않고, 오직 매개변수를 통해 함수 내부로 전달된 인수에게만 의존해 반환값을 만듦

• 비순수 함수
  외부 상태에 의존하거나 외부 상태를 변경하는, 부수 효과가 있는 함수
  함수 내부에서 외부 상태를 직접 참조하게 되면 외부 상태에 의존하게 되어 반환값이 변할 수 있고, 외부 상태도 변경할 수 있으므로 비순수함수가 됨
  함수 내부에서 외부 상태를 직접 참조하지 않더라도 매개변수를 통해 객체를 전달받으면 비순수함수가 됨

함수가 외부 상태를 변경하면 상태 변화를 추적하기 어려워짐
따라서 함수 외부 상태의 변경을 지양하는 순수 함수를 사용하는 것이 좋음
함수형 프로그래밍은 순수 함수와 보조 함수의 조합을 통해 외부 상태를 변경하는 부수 효과를 최소화해서 불변성을 지향하는 프로그래밍 패러다임
로직 내에 존재하는 조건문과 반복문을 제거해서 복잡성을 해결하고, 변수 사용을 억제하거나 생명주기를 최소화해서 상태 변경을 피해 오류를 최소화 하는 것을 목표로 함
조건문이나 반복문은 로직의 흐름을 이해하기 어렵게 해서 가독성을 해치고, 변수의 값은 누군가에 의해 언제든지 변경될 수 있어 오류 발생의 근본적 원인이 될 수 있기 때문