함수란?

함수는 자바스크립트에서 가장 중요한 핵심 개념이다. 또 다른 자바스크립트의 핵심 개념인 스코프, 실행 컨텍스트, 클로저, 생성자 함수에 의한 객체 생성, 메서드, this, 프로토타입, 모듈화 등이 모든 함수와 깊은 관련이 있다.

function add(x,y){ //x, y를 매개변수 ,함수 이름을 add
    return x+y; //반환값
}
add(2,5); //2,5를 인수

프로그래밍 언어의 함수는 일련의 과정을 문(statement)으로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것
❗️함수 내부로 입력을 전달받는 변수를 매개변수(parameter), 입력을 인수(arguments), 출력을 반환값(return value)이라 한다.

함수는 함수 정의를 통해 생성한다. 자바스크립트의 함수는 다양한 방법으로 정의할 수 있다. 다음은 함수 선언문을 통해 함수를 정의한 예다.

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

함수 정의만으로 함수가 실행되는 것은 아니다. 수학의 함수처럼 미리 정의된 일련의 과정을 실행하기 휘해 필요한 입력, 즉 인수를 매개변수를 통해 함수에 전달하면서 함수의 실행을 명시적으로 지시해야 한다. 이를 함수 호출이다 한다. 함수를 호출하면 코드 블록에 담긴 문들이 일괄적으로 실행되고, 실행 결과, 즉 반환값을 반환한다.

//함수 호출
var result = add(2,5);

//함수 add에 인수 2,5 를 전달하면서 호출하면 반환값 7을 반환한다.
console.log(result); //7

함수를 사용하는 이유

함수는 몇 번이든 호출할 수 있으므로 코드의 재사용이라는 측면에서 매우 유용하다. 코드의 중복을 억제하고 재사용성을 높이는 함수는 유지보수의 편의성을 높이고 실수를 줄여 코드의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.
함수는 객체 타입의 값이다. 따라서 이름(식별자)을 붙일 수 있다. 함수 이름은 변수 이름과 마찬가지로 함수 자신의 역할을 잘 설명해야 한다. 적절한 함수 이름은 함수의 내부 코드를 이해하지 않고도 함수의 역할을 파악할 수 있게 돕는다. 이는 코드의 가독성을 향상시킨다.

함수 리터럴

자바스크립트의 함수는 객체 타입의 값이다. 따라서 숫자 값을 숫자 리터럴로 생성하고 객체를 객체 리터럴로 생성하는 것처럼 함수도 함수 리터럴로 생성할 수 있다. 함수 리터럴은 function 키워드, 함수 이름, 매개변수 목록, 함수 몸체로 구성된다.

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

❗️함수는 객체지만 일반 객체와는 다르다. 일반 객체는 호출할 수 없지만 함수는 호출할 수 있다. 그리고 일반 객체에는 없는 함수 객체만의 고유한 프로퍼티를 갖는다.

함수 정의

함수 정의란 함수를 호출하기 이전에 인수를 전달받을 매개변수와 실행할 문들, 그리고 반환할 값을 지정하는 것을 말한다. 함수를 정의하는 방법에는 4가지가 있다.

함수 선언문

function add(x,y){
    return x+y;
}
console.log(add(3,4)); //함수 호출

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

//함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없다.
function(x,y){ //SyntaxError: Function statements require a function name
    return x+y;
}

❗️여기서 함수는 함수 이름으로 호출하는 것이 아니라 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출한다.

함수 표현식

앞에서 언급했듯이 자바스크립트의 함수는 객체 타입의 값이다. 자바스크립트의 함수는 값처럼 변수에 할당 할 수도 있고 프로퍼티 값이 될수고 있으며 배열의 요소가 될 수도 있다. 이처럼 값의 성질을 갖는 객체를 일급객체라 한다.

자바스크립트의 함수는 일급 객체다. 함수가 일급 객체라는 것은 함수를 값처럼 자유롭게 사용할 수 있다는 의미다.

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

 //함수 표현식
var plus=function(x,y){
    return x+y;
}
plus(3,4);

함수 생성 시점과 함수 호이스팅

함수 선언문으로 정의한 함수와 함수 표현식으로 정의한 함수의 생성 시점이 다르다.

//함수 생성 시점과 함수 호이스팅
console.log(add(3,4)); //7;
console.log(minus(3,4)); //error

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

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

모든 선언문이 그렇듯 함수 선언문도 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점인 런타임 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다. ❗️다시 말해, 함수 선언문으로 함수를 정의하면 런타임 이전에 함수 객체가 먼저 생성된다. 그리고 자바스크립트 엔진은 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고 생성된 함수 객체를 할당한다.

호이스팅

함수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 함수 호이스팅이라 한다.

❗️함수 호이스팅 vs 변수 호이스팅

var키워드로 생성된 변수는 undefined로 초기화되고, 함수 선언문을 통해 암묵적으로 생성된 식별자는 함수 객체로 초기화된다. 함수 표현식으로 함수를 정의하면 함수 호이스팅이 발생하는 것이 아니라 변수 호이스팅이 발생한다.

Function생성자 함수

자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 함수인 Function 생성자 함수에 매개변수 목록과 함수 몸체를 문자열로 전달하면서 new연산자와 함께 호출하면 함수 객체를 생성해서 반환한다.

var add=new Function('x','y','return x+y');
console.log(add(4,5));

Function생성자 함수로 함수를 생성하는 방식은 일반적이지 않으며 바람직하지도 않다.

var add1=(function(){
    var a=10;
    return function(x,y){
        return x+y+a;
    };
}());
console.log(add1(2,4))

var add2=(function(){
    var a=10;
    return new Function('x','y','return x+y+a'); //error: a is not defiend
}());
console.log(add2(3,4));

화살표 함수

ES6에서 도입된 화살표 함수는 function 키워드 대신 화살표 =>를 사용해 좀 더 간략한 방법으로 함수를 선언할 수 있다.
화살표 함수는 항상 익명 함수로 표현한다.

var func=(x,y)=>x+y;
console.log(func(3,4));

함수 호출

매개변수와 인수

함수를 실행하기 위해 필요한 값을 함수 외부에서 함수 내부로 전달할 필요가 있는 경우, 매개변수(parameter)를 통해 인수(arguments)를 전달한다. 인수는 값으로 평가될 수 있는 표현식이어야 한다.❗️인수는 함수를 호출할 때 지정하며, 개수와 타입에 제한이 없다.

//인수가 부족해서 할당되지 않은 매개변수의 값은 undefined다.
var add=function(a,b){
    return a+b;
}
console.log(add(3)); // error: NaN 출력

//매개변수보다 인수가 더 많은 경우 초과된 인수는 무시된다.
function add(x,y){
    return x+y;
}
console.log(add(2,5,10)); //10은 무시

❗️사실 초과된 인수가 그냥 버려지는 것은 아니다. 모든 인수는 암묵적으로 arguments객체의 프로퍼티로 보관된다.

인수 확인

function add(x,y){
    return x+y;
    
}
console.log(add('a','b')); //ab 출력

이러한 상황이 발생하는 이유는 다음과 같다
1.) 자바스크립트 함수는 매개변수와 인수의 개수가 일치하는지 확인하지 않는다
2.) 자바스크립트는 동적 타입 언어이다. 따라서 자바스크립트 함수는 매개변수의 타입을 사전에 등록하지 않는다.

//해결 방법
function add(x,y){
    if(typeof x!=='number' && typeof y!=='number'){
        throw new TypeError("비정상")
    }else{
        console.log("정상입니다.")
    };
    return x+y;
    
}
console.log(add('ㅁ','ㅁ')); //error 출력

매개변수의 최대 개수

ECMAScript 사양에서는 매개변수의 최대 개수에 대해 명시적으로 제한하고 있지 않다. 하지만 최대 몇 개까지 사용하는 것이 좋을까?🤔
이상적인 매개변수 개수는 0개이며 적으면 적을수록 좋다. 매개변수의 개수가 많다는 것은 함수가 여러 가지 일을 한다는 증거이므로 바람직하지 않다.❗️ 이상적인 함수는 한 가지 일만 해야 하며 가급적 작게 만들어야 한다.

반환문

함수는 return 키워드와 표현식(반환값)으로 이뤄진 반환문을 사용해 실행 결과를 함수 외부로 반환 할 수 있다.
❗️반환문은 두 가지 역할을 한다.
1.) 반환문은 함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나간다. 따라서 반환문 이후에 다른 반환문이 존재하면 그 문은 실행되지 않고 빠져나간다.

function func(x,y){
    var innerFunc=function(x,y){
        return x-y;
    }
    innerFunc();
    return x+y;
}
console.log(func(3,4)); //7

2.) 반환문은 return 키워드 뒤에 오는 표현식을 평가해 반환한다. return 키워드 뒤에 반환값으로 사용할 표햔식을 명시적으로 지정하지 않으면 undefined가 반환된다.

function func(x,y){
    return;
}
console.log(func()); //undefined 출력

❗️return 키워드와 반환값으로 사용할 표현식 사이에 줄바꿈이 있으면 세미콜론 자동 삽입 기능에 의해 세미콜론이 추가되어 의도치 않은 결과가 발생할 수 있음

function func(x,y){
    return
    x+y; //무시된다.
}
console.log(func(3,4))//undefined 출력

참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

//매개변수는 primitive 원시 값을 전달받고, 매개변수 obj는 객체를 전달받는다.
function changeVal(primitive, obj){
    primitive=primitive+100;
    obj.name='kim';
};

//외부 상태
var num=10;
var person ={name: 'lee'};

console.log(num); //10
console.log(person); //{name:lee}
//원시 값은 값 자체가 복사되어 전달되고 객체는 참조 값이 복사되어 전달된다.
changeVal(num, person); 

//원시 값은 원본이 훼손되지 않는다
console.log(num); //10
console.log(person); //{name:kim} 

원시 타입 값 인수는 값 자체가 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 그 값을 변경(재할당을 통한 교체)해도 원본은 훼손되지 않는다.❗️다시 말해, 외부 상태, 즉 함수 외부에서 함수 몸체 내부로 전달한 원시 값의 원본을 변경하는 어떠한 부수 효과도 발생하지 않는다
하지만 객체 타입 인수는 참조 값이 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 참조 값을 통해 객체를 변경할 경우 원본이 훼손된다. 다시 말해, 외부 상태, 즉 함수 외부에서 함수 몸체 내부로 전달한 참조 값에 의해 원본 객체가 변경되는 부수 효과가 발생한다.

다양한 함수의 형태

즉시 실행 함수

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

var plus=(function(){
    var a=3;
    var b=5;
    return a+b;
}());
console.log(plus);

재귀함수

함수가 자기 자신을 호출하는 것을 재귀 호출(recursive call)이라 한다. 재귀 함수(recursive function)는 자기 자신을 호출하는 행위, 즉 재귀 호출을 수행하는 함수를 말한다.

//재귀함수 예시
function recursive_func(n){
    if(n<0){
        return;
    }
    console.log(n);
    recursive_func(n-1);
}
recursive_func(10);

//팩토리얼
function factorial(n){
    if(n<=1) return 1;
    return n*factorial(n-1);
}
console.log(factorial(5));

중첩함수

함수 내부에 정의된 함수를 중첩 함수(nested function) 또는 내부 함수(inner function)라 한다.그리고 중첩 함수를 포함하는 외부 함수(outer function)라 부른다. 중첩 함수는 외부 함수 내부에서만 호출 할수 있다.

function outer(){
    var x=1;
    
    //중첩 함수
    function inner(){
        var y=2;
        //외부 함수의 변수를 참조할 수 있다.
        console.log(x+y); //3;
    }
    inner();
}
outer();

콜백함수

//n만큼 반복하여 i를 출력한다
function repeat(n){
    for(var i=0;i<=n; i++){
        console.log(i);
    }
};
repeat(5);//0,1,2,3,4,5

//n만큼 반복하여 i가 짝수일때만 출력
function oddRepeat(n){
    for(var i=0 ;i<n; i++){
        if(i%2==0){
            console.log(i)
        }
    }
};
oddRepeat(5);//0,2,4

위 예제의 함수들을 반복하는 일은 변하지 않고 공통적으로 수행하지만 반복하면서 하는 일의 내용은 다르다. 즉, 함수의 일부분만이 다르기 때문에 매번 함수를 새롭게 정의해야 한다.😢 이 문제는 함수를 합성하는 것으로 해결할 수 있다. 함수의 변하지 않는 공통 로직은 미리 정의해 두고, 경우에 따라 변경되는 로직은 추상화해서 함수 외부에서 함수 내부로 전달하는 것이다.

//외부로 전달받은 f를 n만큼 반복 호출한다.
function repeat(n,f){
    for(var i=0;i<=n; i++){
        f(i);
    }
};

function logAll(n){
    return n;
};

function logOdd(n){
    if(n%2==1){
        console.log(n);
    }
};

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

❗️이처럼 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.

콜백 함수가 고차 함수 내부에만 호출된다면 콜백 함수를 익명 함수 리터럴로 정의하면서 곧바로 고차함수에 전달하는 것이 일반적이다.

//익명 함수 리터럴을 콜백 함수로 고차 함수에 전달한다.
//익명 함수 리터럴은 repeat 함수를 호출할 때마다 평가되어 함수 객체를 생성한다.
repeat(5, function(i){
    if(i%2==1){
        console.log(i)
    }
});

하지만 콜백함수를 다른 곳에서도 호출할 필요가 있거나, 콜백함수를 전달받는 함수가 자주 호출된다면 함수 외부에서 콜백함수를 정의한 후 함수 참조를 고차 함수에 전달하는 편이 효율적이다.

//oddRepeat 함수는 단 한번만 생성된다.
var oddRepeat=function(n){
    if(n%2==1){
        console.log(n)
    }
};
//고차 함수에 함수 참조를 전달한다.
repeat(7,oddRepeat);

순수 함수와 비순수 함수

함수형 프로그래밍에서는 어떤 외부 상태에 의존하지도 않고 변경하지도 않는, 즉 부수효과가 없는 함수를 순수 함수(pure function)라 하고, 외부 상태에 외존하거나 외부 상태를 변경하는, 즉 부수 효과가 있는 함수를 비순수 함수라고 한다.
❗️즉 순수함수는 어떤 외부 상태에도 의존하지 않고 오직 매개변수를 통해 함수 내부로 전달된 인수에게만 의존해 반환값을 만든다. 순수 함수의 또 하나의 특징은 함수의 외부 상태를 변경하지 않는다는 것이다. 즉, 순수 함수는 어떤 외부 상태에도 의존하지 않으며 외부 상태를 변경하지도 않는 함수이다.

var count=0; // 현재 카운트를 나타내는 상태;
//순수 함수 increase는 동일한 인수가 전달되면 언제나 동일한 값을 반환한다.
function increase(n){
    return ++n;
};

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

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

❗️반대로 함수의 외부상태에 따라 반환값이 달라지는 함수, 다시 말해 외부 상태에 의존하는 함수를 비순수 함수라고 한다.
비순수 함수의 또 하나의 특징은 순수 함수와는 달리 함수의 외부 상태를 변경하는 부수 효과가 있다는 것이다. 즉 비순수 함수는 외부 상태에 의존하거나 외부 상태를 변경하는 함수다.

var count=0; //현재 카운트를 나타내는 상태: increase함수에 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