함수

김신·2023년 1월 30일

Modern JavaScript

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함수

프로그래밍 언어의 함수는 일련의 과정을 문으로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것이다.

함수는 입력을 받아서 출력을 내보낸다. 이때 함수 내부로 입력을 전달받는 변수를 매개변수, 입력을 인수, 출력을 반환값이라고 한다. 또한 함수는 값이며, 여러 개 존재할 수 있으므로 특정 함수를 구별하기 위해 식별자인 함수 이름을 사용할 수 있다.

함수는 정의만으로 실행되지 않는다. 인수를 매개변수를 통해 함수에 전달하면서 함수의 실행을 명시적으로 지시해야 한다. 이를 함수 호출이라고 한다. 함수를 호출하면 코드 블록에 담긴 문들이 일괄적으로 실행되고 실행 결과, 즉 반환값을 반환한다.

함수 리터럴

자바스크립트에서 함수는 객체 타입의 값이다. 객체 리터럴로 생성하는 것처럼 함수도 함수 리터럴로 생성할 수 있다. 함수 리터럴은 function 키워드, 함수 이름, 변수 목록, 함수 몸체로 구성된다.

객체 리터럴에서 함수 이름은 생략할 수 있다.

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

함수 정의

함수 정의란 함수를 호출하기 전에 인수를 전달받을 매개변수와 실행할 문들, 그리고 반환할 값을 지정하는 것을 말한다. 정의된 함수는 자바스크립트 엔진에 의해 평가되어 함수 객체가 된다. 함수를 정의하는 방법에는 4가지가 있다.

함수 선언문
함수 표현식
Function 생성자 함수
화살표 함수 (ES6)

!! 변수는 선언한다고 했지만 함수는 정의한다고 표현했다. 함수 선언문이 평가되면 식별자가 암묵적으로 생성되고 함수 객체가 할당된다. 따라서 ECMAScript 사양에서도 변수에는 선언, 함수에는 정의라고 표현한다.

함수 선언문

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

함수 선언문은 함수 리터럴과 형태가 동일하다. 단, 함수 리터럴은 함수 이름을 생략할 수 있으나 함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없다. 함수 선언문은 표현식이 아닌 문이다.

var add = function add(x, y){
	return x + y;
};

console.log(add(2, 5));

위 코드를 보자. 함수 선언문은 표현식이 아닌 문이므로 변수에 할당할 수 없다. 하지만 함수 선언문이 변수에 할당되는 것처럼 보인다.

이렇게 동작하는 이유는 자바스크립트 엔진이 코드의 문맥에 따라 동일한 함수 리터럴을 표현식이 아닌 문인 함수 선언문으로 해석하는 경우와 표현식인 문인 함수 리터럴 표현식으로 해석하는 경우가 있기 때문이다. 기명 함수 리터럴은 함수 선언문 또는 함수 리터럴 표현식으로 해석될 가능성이 있다는 의미다.

(function bar(){ console.log('bar');});
bar(): // ReferenceError: bar is not defined

그룹 연산자 ()내에 있는 함수 리터럴은 함수 선언문으로 해석되지 않고 함수 리터럴 표현식으로 해석된다.

암묵적 함수 식별자 생성

함수 이름은 함수 몸채 내에서만 참조할 수 있는 식별자다. 이는 함수 몸체 외부에서는 함수 이름으로 함수를 참조할 수 없으므로 함수 몸체 외부에서는 함수 이름으로 함수를 호출할 수 없다는 의미다.

하지만 우리는 함수 몸체 외부에서 함수 이름으로 함수를 호출한다. 이는 어떻게 된 일일까? 결론부터 말하자면 자바스크립트 엔진이 암묵적으로 함수 이름과 동일한 명을 가진 식벽자를 암묵적으로 생성했기 때문이다.

자바스크립트 엔진은 함수 선언문을 통해 함수 객체를 생성한다. 이때 함수 이름은 함수 몸채 내부에서만 유효한 식별자이므로 함수 이름과는 별도로 생성된 함수 객체를 가리키는 식별자가 필요하다. 따라서 자바스크립트 엔진은 생성된 함수를 호출하기 위해 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고 거기에 함수 객체를 할당한다.

결론을 말하자면 자바스크립트의 암묵적 생성에 의해 우리는 함수를 함수 이름으로 호출하는게 아니라 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출한다.

함수 표현식

자바스크립트 함수는 객체 타입의 값이다. 그리고 함수는 값처럼 변수에 할당할 수도 있고 프로퍼티 값이 될 수도 있으며 배열의 요소가 될 수도 있다. 이처럼 값의 성질을 갖는 객체를 일급 객체라 한다. 자바스크립트의 함수는 일급 객체다.

함수는 일급 객체이므로 함수 리러털로 생성한 함수 객체를 변수에 할당할 수 있다. 이러한 함수 정의 방식을 함수 표현식이라 한다.

var add = function(x, y) {
	return x + y;
};

console.log(add(2, 5)); // 7

함수 리터럴의 함수 이름은 생략할 수 있다. 이러한 함수를 익명 함수라 한다. 그리고 함수 이름은 함수 몸채 내부에서만 유효한 식별자이므로 함수 이름으로 호출할 수 없다.

var add = function foo(x, y) {
	return x + y;
};

console.log(add(2,5)); // 7
console.log(foo(2, 5)); // ReferenceError: foo is not defined

함수 선언문은 표현식이 아닌 문이고 함수 표현식은 표현식인 문이다. 따라서 미묘하지만 중요한 차이가 있다.

함수 생성 시점과 함수 호이스팅

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

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

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

var sub = function(x, y){
	return x - y;
};

함수 표현식으로 정의된 함수는 함수 선언문으로 정의된 함수는 함수 생성 시점이 다르다.

함수 선언문으로 정의된 함수는 런타임 이전, 즉 코드 평가 단계에서 자바스크립트 엔진이 함수 객체를 생성하고 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고 생성된 함수 객체를 할당한다.

즉, 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되기 시작하는 런타임에는 이미 함수 객체가 생성되어 있고 함수 이름과 동일한 식별자에 할당까지 완료된 상태다. 따라서 함수 선언문 이전에 함수를 참조할 수 있으며 호출할 수도 있다. 이처럼 함수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 함수 호이스팅이라 한다.

함수 표현식은 변수에 할당되는 값이 함수 리터럴인 문이다. 다라서 함수 표현식은 변수 선언문과 변수 할당문을 한 번에 기술한 축약 표현과 동일하게 동작한다. (변수 선언 -> 값 할당). 변수 선언은 런타임 이전에 실행되어 undefined로 초기화되지만 변수 할당문의 값은 할당문이 실행되는 시점, 즉 런타임에 평가되므로 함수 표현식의 함수 리터럴도 함수 할당문이 실행되는 시점에 평가되어 함수 객체가 된다.

따라서 함수 표현식으로 함수를 정의하면 함수 호이스팅이 발생하는 것이 아니라 변수 호이스팅이 발생한다.

Function 생성자 함수

자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 함수인 Function 생성자 함수에 매개변수 목록과 함수 몸체를 문자열로 전달하면서 new 연산자와 함께 호출하면 함수 객체를 생성해서 반환한다. 사실 new 연산자 없이 호출해도 결과는 동일하다.

var add = new Function('x', 'y', 'return x + y);

console.log(add(2, 3)); // 5

화살표 함수

ES6에서 도입된 화살표 함수는 function 키워드 대신 화살표를 사용해 좀 더 간략한 방법으로 함수를 선언할 수 있다. 화살표 함수는 항상 익명 함수로 정의한다.

const add = (x, y) => x + y;
console.log(add(2, 5)); // 7

함수 호출

함수는 함수를 가리키는 식별자와 한 쌍의 소괄호인 함수 호출 연산자로 호출한다. 함수 호출 연산자 내에는 0개 이상의 인수를 쉼표로 구분해서 나열한다. 함수를 호출하면 현재의 실행 흐름을 중단하고 호출된 함수로 실행 흐름을 옮긴다. 이때 매개변수에 인수가 순서대로 할당되고 함수 몸체의 문들이 실행되기 시작한다.

매개변수와 인수

함수를 실행하기 위해 필요한 값을 함수 외부에서 내부로 전달할 필요가 있는 경우, 매개변수를 통해 인수를 전달한다. 인수는 값으로 표현될 수 있는 표현식이어야 한다. 인수는 함수를 호출할때 지정하며, 개수와 타입에 제한이 없다.

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

consol.log(add(2, 5)); // 7

매개변수는 함수를 정의할 때 선언하며, 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급된다. 즉, 함수가 호출되면 함수 몸체 내에서 암묵적으로 매개변수가 생성되고 일반 변수와 마찬가지로 undefined로 초기화 된 이후 인수가 순서대로 할당된다.

함수는 매개변수의 개수가 인수의 개수와 일치하는지 체크하지 않는다. 즉, 함수를 호출할 때 매개변수의 개수만큼 인수를 전달하는 것이 일반적이지만 그렇지 않은 경우에도 에러가 발생하지는 않는다. 인수가 부족해서 인수가 할당되지 않는 매개변수의 값은 undefined다.

반환문

함수는 return 키워드와 표현식으로 이뤄진 반화문을 사용해 실행 결과를 함수 외부로 반환할 수 있다.

function multiply(x, y){
	return x * y;
}

var result = multiply(3, 5);
console.log(result); // 15

함수 호출은 표현식이다. 함수 호출 표현식은 return 키워드가 반환한 표현식의 평가 결과, 즉 반환값으로 평가된다.

반환문은 두 가지 역할을 한다. 첫째 반환문은 함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나간다. 따라서 반환문 이후에 다른 문이 존재하면 그 문은 실행되지 않고 무시된다.

둘째, 반환문은 return 키워드 뒤에 오는 표현식을 평가해 반환한다. return 키워드 뒤에 반환값으로 사용할 표현식을 명시적으로 지정하지 않으면 undefined가 반환된다.

function foo() {
	
}

반환문은 생략할 수 있다. 이때 함수는 함수 몸체의 마지막 문까지 실행한 후 암묵적으로 undefined를 반환한다.

참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

윈시 값은 원시 값에 의한 전달, 객체는 참조에 의한 전달 방식으로 동작한다. (정확하게 말하면 자바스크립트에서는 값에 의한 전달만 존재한다. 그 값이 원시값인지 참조값인지의 차이만 존재한다.) 매개변수도 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급되므로 매개변수 또한 타입에 따라 값에 의한 전달, 참조에 의한 전달 방식을 그대로 따른다.

매개변수에 인수로 원시 값을 전달하면 함수 내부에서 일어난 일이 함수 외부에 영향을 미치지 않는다. 하지만 인수로 객체를 전달하면 참조값이 전달되기 때문에, 함수 내부에서 일어난 일이 함수 외부로 영향을 미친다.

만약 객체를 인수로 전달했을 때 함수 내부와 외부가 서로 영향을 미치지 않게 하려면 객체를 불변 객체로 만들어 사용해야 한다. 객체의 복사본을 새롭게 생성하는 비용은 들지만 객체를 마치 원시 값처럼 변경 불가능한 값으로 동작하게 만들 수 있다.

외부 상태를 변경하지 않고 외부 상태에 의존하지도 않는 함수를 순수 함수라 한다. 순수 함수를 통해 부수효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안전성을 높이려는 프로그래밍 페러다임을 함수형 프로그래밍이라고 한다.

다양한 함수의 형태

즉시 실행 함수

함수 정의와 동시에 즉시 호출되는 함수를 즉시 실행 함수라고 한다. 즉시 실행 함수는 단 한 번만 호출되며 다시 호출할 수 없다.

(function () {
	var a = 3;
    var b = 5;
    return a * b;
}());

재귀 함수

함수가 자기 자신을 호출하는 것을 재귀 호출이라고 한다. 재귀 함수는 자기 자신을 호출하는 행위, 즉 재귀 호출을 수행하는 함수를 말한다. 재귀 함수 내주에서 자기 자신을 호출할 때는 함수 이름을 사용할 수 있다.

재귀 함수는 자신을 무한 재귀 호출한다. 따라서 재귀 함수 내에는 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 반드시 만들어야 한다.

중첩 함수

함수 내부에 정의된 함수를 중첩 함수 또는 내부 함수라고 한다. 그리고 중첩 함수를 포함하는 함수를 외부 함수라고 부른다. 중첩 함수는 외부 함수 내부에서만 호출할 수 있다. 일반적으로 중첩 함수는 자신을 포함하는 외부 함수를 돕는 핼퍼 함수의 역할을 한다.

function outer(){
	var x = 1;
    function inner() {
    	var y = 3;
        console.log(x + y);
    }
    inner();
}

콜백 함수

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

고차 함수는 매개변수를 통해 전달받은 콜백 함수의 호출 시점을 결정해서 호출한다. 다시 말해, 콜백 함수는 고차 함수에 의해 호출되며 이때 고차 함수는 필요에 따라 콜백 함수에 인수를 전달할 수 있다.

repeat(5, function(i) {
	if(i % 2) console.log(i);
});

콜백 함수는 함수형 프로그래밍 페러다임뿐만 아니라 비동기 처리에 활용되는 중요한 패턴이다.

순수 함수와 비순수 함수

함수형 프로그래밍에서 어떤 외부 상태에 의존하지도 않고 변경하지도 않는, 즉 부수 효과가 없는 함수를 순수 함수라고 하고, 외부 상태에 의존하거나 외부 상태를 변경하는, 즉 부수 효과가 있는 함수를 비순수 함수라고 한다.

순수 함수는 동일한 인수가 전달되면 언제나 동일한 값을 반환하는 함수다. 즉 순수 함수는 어떤 외부 상태에도 의존하지 않고 오직 매개변수를 통해 함수 내부로 전달된 인수에게만 의존해 값을 생성해 반환한다. 함수의 외부 상태에 의존하는 함수는 외부 상태에 따라 반환값이 달라진다.

김신

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