함수

김현진·2022년 12월 25일
JavaScript

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함수란?

  • 프로그래밍 언어의 함수란 일련의 과저어을 문으로 구현하고, 코드블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것이다.
  • 함수는 입력을 받아 출력을 내보내는 일련의 과정을 정의한것으로, 함수 내부로 입력을 전달받는 변수를 매개변수, 입력을 인수, 출력을 반환값 이라 한다.
  • 함수는 함수정의를 통해 생성하고, 실행을 하기 위해서는 함수호출을 해야 값이 반환된다.

함수 리터럴

리터럴이란, 사람이 이해할 수 있는 문자 또는 약속된 기호를 사용해 값을 생성하는 표기방식으로 값을 생성하기 위한 표기법이다.
함수도 function, 함수이름,매개변수목록, 함수 몸체로 구성된 함수 리터럴로 생성할 수 있다.
함수리터럴도 평가되어 값을 생성하고, 이 값은 객체에 해당된다. 즉, 함수는 객체이다.
하지만 함수와 일반 객체는 다르다. 일반 객체는 호출할 수 없지만, 함수는 호출할 수 있다.

함수정의

함수를 호출하기 이전에 인수를 전달받을 매개변수와 실행할 문들, 그리고 반환할 값을 지정하는 것이다.

// 함수 선언문
function add(x,y){
return x+y;
}

//함수 표현식
let add = function(x,y){
return x+y;
};

//Function 생성자 함수
let add = new Function('x','y','x+y');

//화살표 함수(ES6)
let add = (x,y)=>x+y

함수선언문

  • 함수 리터럴은 함수 이름을 생략할 수 있지만 함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없다.
  • 함수 리터럴을 피연산자로 사용하면 함수 선언문이 아니라 함수 리터럴 표현식으로 해석된다.
let add = function add(x, y) {
  return x + y;
};

// 함수 호출
console.log(add(2, 5)); // 7

함수 선언문은 표현식이 아닌 문이므로 변수에 할당할 수 없다.
하지만 위 예제는 함수 선언문이 변수에 할당되는 것처럼 보인다.
그 이유는 자바스크립트 엔진은 코드의 문맥에 따라 해석하는데, 함수 이름이 있는 함수리터럴을 단독으로 사용하면 함수 선언문으로 해석하고, 함수 리터럴을 변수에 할당하거나 피연산자로 사용하면 함수 리터럴 표현식으로 해석하기 때문이다.

function foo() { console.log('foo'); }
// => 함수리터럴을 단독으로 사용하였기 떄문에 함수 선언문으로 해석한다.

foo();	// foo

(function bar() { console.log('bar'); });
// => 함수 리터럴을 피연산자로 사용였기에 함수 리터럴 표현식으로 해석한다.

bar();	// ReferenceError: bar is not defined
// => 그룹 연산자의 피연산자는 표현식이어야 한다. 함수 선언문은 표현식이 아닌 문으로 피연산자로 사용할 수 없다.

❗ 위의 예제에서 foo를 호출할수있는 이유

  • 함수 이름으로는 함수 외부에서 함수를 참조할 수 없다.
  • 함수 선언문은 생성된 함수를 호출하기 위해 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고, 거기에 함수 객체를 할당한다.
  • 따라서 함수 선언문으로 생성된 foo는 호출할 수 있다.

❗ 위의 예제에서 bar를 호출할수 없는 이유

  • 함수 이름으로는 함수 외부에서 함수를 참조할 수 없다.
  • 함수는 함수 이름으로 호출하는 것이 아니라, 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출한다.
  • 함수 리터럴로 생성된 함수는 함수를 가리키는 식별자가 없으므로 bar함수는 호출할 수 없다.

함수표현식

일급 객체는 값처럼 변수에 할당할 수 있고, 프로퍼티 값이 될수도 있으며, 배열의 요소도 될 수 있다.
자바스크립트의 함수는 일급 객체이다. 함수가 일급 객체라는것은 함수를 값처럼 자유롭게 사용할 수 있다는 의미이다.
이러한 함수의 정의 방식을 함수 표현식이라고 한다.

함수 생성 시점과 함수 호이스팅

함수 선언문으로 함수를 정의하면 런타임 이전에 함수 객체가 먼저 생성된다. 그리고 함수 이름과 동일한 이름으로 식별자를 암묵적으로 생성하고 생성된 함수 객체를 할당한다.
런타임에는 이미 함수 객체가 생성되어 있고 함수 이름과 동일한 식별자에 할당까지 완료된 상태이다. 따라서 함수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하며 이를 함수 호이스팅 이라고 한다.

// 함수 참조
console.dir(add); // f add(x, y)
console.dir(sub); // undefined

// 함수 호출
console.log(add(2, 5)); // 7
console.log(sub(2, 5)); // TypeError: sub is not a function

// 함수 선언문
function add(x, y) {
	return x + y;
} 

// 함수 표현식(변수 호이스팅 발생)
var sub = function(x, y) {
	return x - y;
};

위 예제와 같이 함수 표현식으로 정의한 함수는 이전에 호출할 수 없다 왜냐하면 생성시점이 다르기 때문이다.

var 키워드로 선언된 변수는 undefined로 초기화되고, 함수 선언문을 통해 암묵적으로 생성된 식별자는 함수 객체로 초기화된다.
따라서 var 키워드를 사용한 변수 선언문 이전에 변수를 참조하면 변수 호이스팅에 의해 undefined로 평가되지만 함수 선언문으로 정의한 함수를 함수 선언문 이전에 호출하면 함수 호이스팅에 의해 호출이 가능하다.

화살표 함수

  • function키워드 대신 => 를 사용해 간략하게 함수를 선언할 수 있다.
  • 기존의 함수보다 표현만 간략한 것이 아니라 내부 동작 또한 간략화되어있다. 그렇기 때문에 기존의 함수 선언문, 표현식을 완전 대체하지는 못한다.
  • 생성자 함수로 사용할 수 없다.
  • 기존 함수와 this 바인딩 방식이 다르다.
  • prototype 프로퍼티가 없다.
  • arguments 객체를 생성하지 않는다.

함수호출

매개변수와 인수

  • 매개변수는 함수를 정의할 때 선언하며, 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급된다.
  • 매개변수의 스코프는 함수 내부이고, 함수 몸체 외부에서는 참조가 불가하다.
  • 함수는 매개변수의 개수, 인수의 개수가 일치하는지 체크하지 않는다.
  • 인수가 할당되지 않은 매개변수의 값은 undefined 이다.
  • 매개변수보다 인수 많은 경우 그냥 버려지지는 않고 인수는 암묵적으로 arguments 객체의 프로퍼티로 보관된다.

매개변수의 최대 개수

  • ECMAScript 사양에는 매개변수의 최대 개수에 대해 명시적으로 제한하지 않는다.
  • 매개변수는 순서에 의미가 있기 때문에 많아지면 함수를 호출 할 때 전달해야할 인수의 순서를 고려해야하기 때문에 유지 보수성이 나빠진다.
  • 함수의 매개변수는 코드를 이해하는데 방해되는 요소이므로 이상적인 매개변수 개순느 0개이며 적을수록 좋다.
  • 이상적인 함수는 한 가지 일만 해야하며 가급적 작게 만들어야 한다.
  • 최대 3개 이상을 넘지 않는 것을 권장한다.
  • 그 이상의 매개변수가 필요하다면 하나의 매개변수를 선언하고 객체를 인수로 전달하는 것이 유리하다.

반환문

함수는 return키워드와 표현식(반환값)으로 이뤄진 반환문을 사용해 실행 결과를 함수 외부로 반환할 수 있다.

반환문의 2가지 역할

  • 함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나간다. 따라서 반환문 이후에 다른 문이 존재하면 그 문은 실행되지 않고 무시된다.
  • 반환문은 return 키워드 뒤에 오는 표현식을 평가해 반환된다. return 키워드 뒤에 반환값으로 사용할 표현식을 명시적으로 지정하지 않으면 undefined 반환된다.

참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

// 매개변수 primitive는 원시 값을 전달받고, 매개변수 obj는 객체를 전달받음
function changeVal(primitive, obj) {
	primitive += 100;
	obj.name = 'Kim';
}

// 외부 상태
let num = 100;
let person = { name: 'Lee' };

console.log(num); // 100
console.log(person); // { name: "Lee" }

// 원시 값은 값 자체가 복사되어 전달되고 객체는 참조 값이 복사되어 전달함
changeVal(num, person);

// 원시 값은 원본이 훼손되지 않음
console.log(num); // 100

// 객체는 원본이 훼손됨
consoole.log(person); // { name: "Kim" }

함수 외부에서 함수 몸체 내부로 전달한 참조값에 의해 원본 객체가 변경되는 부수 효과가 발생하는데 이러한 부수 효과를 막기 위해서는 원복 객체를 깊은 복사하여 새로운 객체를 생성하고 재 할당을 통해 교체하면 외부 상태가 변경되는 부수 효과를 없앨 수 있다.

다양한 함수의 형태

즉시실행 함수

  • 함수 정의와 동시에 즉시 실행하는 함수로 단 한번만 호출되며 다시 호출될수 없다.
  • 즉시실행 함수는 그룹연산자() 로 감싸주어야 하고 뒤에 () 가 붙는다.
  • 그룹 연산자로 함수를 묶는 이유는 먼저 함수 리터럴을 평가해서 함수 객체를 생성하기 위해서다.
  • 무명이든 기명이든 함수를 그룹 연산자()로 감싸면 함수 리터럴로 평가되어 함수 객체가 되고, 함수 이름은 함수 몸체에서만 참조 가능하다.
  • 즉시 실행 함수도 일반 함수처럼 값을 반환할 수 있고 인수를 전달할 수 있다.
// 즉시 실행 함수도 일반 함수처럼 값을 반환할 수 있음
var res = (function() {
	var a = 3;
	var b = 5;
	return a * b;
}());

console.log(res); // 15

// 즉시 실행 함수에도 일반 함수처럼 인수를 전달할 수 있음
res = (function (a, b) {
	return a * b;
}(3, 5));

console.log(res); // 15

재귀함수

자기 자신을 호출하는 행위, 즉 재귀 호출을 수행하는 함수이다.

// 함수 표현식
var factorial = function foo(n) {
  // 탈출 조건: n이 1 이하일 때 재귀 호출을 멈춘다.
  if (n <= 1) return 1;
  // 함수를 가리키는 식별자로 자기 자신을 재귀 호출
  return n * factorial(n - 1);

  // 함수 이름으로 자기 자신을 재귀 호출할 수도 있다.
  // console.log(factorial === foo); // true
  // return n * foo(n - 1);
};

console.log(factorial(5)); // 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120
  • 재귀 함수는 자신을 무한 재귀 호출하기 때문에 멈출 수 있는 탈출 조건을 반드시 만들어야 한다.
  • 탈출 조건이 없으면 함수가 무한 호출되어 스택 오버플로 에러가 발생한다.
  • 대부분의 재귀함수는 for문이나 while 반복문으로 구현이 가능하다.
  • 재귀함수를 사용하는게 직관적인 이해가 쉬울때만 한정적으로 사용하는것이 바람직하다.

콜백함수

함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를 콜백 함수라고 하고, 매개변수를 통해 함수의 외부에서 콜백 함수를 전달받은 함수를 고차 함수라고 한다.

// 외부에서 전달받은 f를 n만큼 반복 호출한다
function repeat(n, f) {
  for (var i = 0; i < n; i++) {
    f(i); // i를 전달하면서 f를 호출
  }
}

var logAll = function (i) {
  console.log(i);
};

// 반복 호출할 함수를 인수로 전달한다.
repeat(5, logAll); // 0 1 2 3 4

var logOdds = function (i) {
  if (i % 2) console.log(i);
};

// 반복 호출할 함수를 인수로 전달한다.
repeat(5, logOdds); // 1 3
  • repeat함수는 경우에 따라 변경되는 일을 함수 f로 추상화했고 이를 외부에서 전달받는다.
  • logAll,logOdds 이 함수의 매개별수를 통해 다른함수로 전달 되기 때문에 콜백함수이고, repeat함수가 외부에서 콜백 함수들을 전달받음으로 고차함수이다.
  • 고차 함수는 콜백 함수를 자신의 일부분으로 합성한다.

순수함수와 비순수 함수

순수함수

  • 외부 상태에 의존하지 않고 변경하지도 않는 부수효과가 없는 함수이다.
  • 동일한 인수가 전달되면 언제나 동일한값을 반환한다.
  • 전달된 인수에게만 의존해 반환값을 만든다.
var count = 0; // 현재 카운트를 나타내는 상태

// 순수 함수 increase는 동일한 인수가 전달되면 언제나 동일한 값을 반환한다.
function increase(n) {
  return ++n;
}

// 순수 함수가 반환한 결과값을 변수에 재할당해서 상태를 변경
count = increase(count);
console.log(count); // 1

count = increase(count);
console.log(count); // 2

비순수함수

  • 외부상태에 의존하거나 외부 상태를 변경하는 부수효과가 있는 함수이다.
  • 외부상태에 따라 반환값이 달라진다.
var count = 0; // 현재 카운트를 나타내는 상태: increase 함수에 의해 변화한다.

// 비순수 함수
function increase() {
  return ++count; // 외부 상태에 의존하며 외부 상태를 변경한다.
}

// 비순수 함수는 외부 상태(count)를 변경하므로 상태 변화를 추적하기 어려워진다.
increase();
console.log(count); // 1

increase();
console.log(count); // 2

  • 함수형 프로그래밍은 순수 함수와 보조 함수의 조합을 통해 외부 상태를 변경하는 부수 효과를 최소화 해서 불변성을 지향하는 프로그래밍 패러다임이다.

  • 함수형 프로그래밍은 순수 함수를 통해 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고, 프로그램의 안정성을 높이는 노력의 일환이다.

  • 자바스크립트는 멀티 패러다임 언어이므로 객체지향 프로그래밍뿐만 아니라 함수형 프로그래밍을 적극적으로 활용하고 있다.

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