nested function을 배우면서 원래는 함수를 정리한 포스트에 덧붙이려고 했다. 하지만 내용이 너 무 너 무 어려워서. . . 따로 만들었다 🤯

✅ nested function

함수 안에서 함수를 선언하는 것이다. 중첩함수(nested function) 혹은 내부 함수는 부모 함수 안에서만 호출 가능하다. 부모 함수를 벗어나서 호출될 수 없다.

def parent_function():
    def child_function():
        print("this is a child function")

    child_function()

parent_function() # result: "this is a child function"

🌈특징

• 중첩 함수는 부모 함수의 변수 등을 중첩 함수 내에서 사용한다.
• 부모 함수는 리턴값으로 중첩 함수를 리턴한다.
• 부모 함수의 변수는 직접적인 접근이 불가능 하지만, 부모 함수가 리턴한 중첩 함수를 통해서 사용될 수 있다.

1. 사용 이유

- 가독성

함수 안에 반복되는 코드가 있으면 중첩 함수를 선언해 부모 함수의 코드를 효과적으로 관리하고, 가독성을 높일 수 있다.

def print_all_elements(list_of_things):
    ## 중첩함수 선언
    def print_each_element(things): # 리스트 요소를 하나씩 꺼내주는 함수
        for thing in things:
            print(thing)

    if len(list_of_things) > 0:
        print_each_element(list_of_things)
    else:
        print("There is nothing!")

- closure

중첩 함수가 부모 함수의 변수나 정보를 가두어 사용하는 것을 의미한다. 중첩 함수를 리턴하기 때문에 부모 함수의 변수에 바로 접근은 불가하나, 중첩 함수를 통해 사용은 할 수 있기 때문이다.

🌈 용례:

• factory 패턴 구현: factory의 뜻은 공장이다. 그러니까 뭔가를 생성해내는 패턴인데, 주로 함수나 오브젝트를 생성한다.
• 특정 정보를 기반으로 연산을 실행하고 싶지만, 그 정보에 접근을 제한하여 노출 혹은 수정을 못하게 하고 싶을때 사용한다.

def generate_power(base_number):
    def nth_power(power):
        return base_number ** power 
    	# 부모 함수의 변수인 base_number가 중첩 함수에 사용됨 (closure)
    return nth_power # 중첩 함수가 부모 함수의 결과 값으로 리턴
 
calculate_power_of_two = generate_power(2)
calculate_power_of_two(7) # base_number가 2로 이미 셋팅된 함수
> 128

calculate_power_of_seven = generate_power(7)
calculate_power_of_seven(3)
> 343

✅ decorator

사실 따로 정리하게된건 stack overflow에 진짜 잘 정리해준 사람이 있어서 가능했다. 내용이 엄청 많고 길어서 읽을 때 약간의 인내심이 필요한데, 단계적으로 친절하게 설명해주어서 번역해놓으려고 한다.

우선 질문의 시작은 decorator를 통해 함수 내용을 태그<b>, <i>로 감쌀 수 있는지에 대한 문제였다.

무려 2,800여번의 추천을 받은 답글도 좋고, 내가 옮기고 있는 개념까지 정리해준 답변은 추천이 거의 4,000여번이다. 나도 감동받아서 추천했다🥺

1. 정의

decorator는 감싸는 것(wrappers)이다. 함수 자체를 변경시키지 않고, decorate하고자 하는 함수의 전이나 후에 코드를 실행할 수 있도록 만들어준다.

2. Reminder

decorator를 이해하기 전에, 우선 파이썬에서 함수는 객체라는 사실을 기억해야 한다. 함수가 객체로서 기능하는 4가지 사례를 살펴보자.

- functions can be assigned to a variable.

• 함수는 변수에 할당될 수 있다.

def shout(word="yes"):
    return word.capitalize()+"!"
print(shout()) # output 'Yes!'

scream = shout # 함수는 객체이기 때문에 변수에 assign할 수 있다. 
print(scream()) # output: 'Yes!'

- functions can be defined in another function.

• 함수는 다른 함수 안에서 정의될 수 있다.

def talk():
    def whisper(word="yes"): # 함수 내에서 함수를 정의할 수 있다.
        return word.lower()+"..."
    print(whisper())

talk() # output: "yes..." whisper는 talk 밖에 존재하지 않음에도 불구하고 결과값이 나온다.

- a function can return another function.

• 함수는 다른 함수를 return할 수 있다.

def getTalk(kind="shout"):
    def shout(word="yes"):
        return word.capitalize()+"!"

    def whisper(word="yes") :
        return word.lower()+"...";

    if kind == "shout":
        # 함수를 호출하는 것이 아니기 때문에 괄호는 쓰지 않는다.
        return shout  # 함수 객체를 리턴한다.
    else:
        return whisper
        
talk = getTalk()      
print(talk) 
#outputs : <function shout at 0xb7ea817c> 
#talk 함수의 객체 존재한다는 것을 알 수 있다.
print(talk())
#outputs : Yes!
#()괄호를 붙임으로써 함수 내에서 정의한 함수를 호출한다.

- you can pass a function as a parameter

함수를 파라미터로써 넘길 수 있다.

def doSomethingBefore(func): 
    print("I do something before then I call the function you gave me")
    print(func())

doSomethingBefore(scream) #위에서 정의했던 함수를 assign한 변수
#outputs: 
#I do something before then I call the function you gave me
#Yes!

3. 생성

수동으로 만드는 방법이다. 함수 이름을 관련되게 붙여주니까 길어도 이해하기 쉬운 것 같다. 답변자가 주석을 통해 과정 하나하나 설명해주어서 길어지지 않도록 몇 문장만 지우고 변역하였다.

# decorator는 다른 함수를 파라미터로서 받는 함수이다.
def my_shiny_new_decorator(a_function_to_decorate):

    # decorator 안 쪽 들어오면 바로 감싸는 함수(wrapper)를 정의한다. 이 함수는 original 함수를 감싸서 original 함수의 전 후에 코드를 실행할 것이다.
    def the_wrapper_around_the_original_function():

        # original 함수 전에 실행될 코드를 넣는다.
        print("Before the function runs")

        # original 함수를 호출한다.
        a_function_to_decorate()

        # # original 함수 후에 실행될 코드를 넣는다.
        print("After the function runs")

    # 이 시점에서, "a_function_to_decorate"는 아직까지 실행된 적이 없다. 정의된 함수 내에 존재할 뿐이다. 그리고 wrapper 함수(함수와 코드들을 갖고 있는)를 return해 사용할 준비가 완료된 상태로 만든다. 
    return the_wrapper_around_the_original_function

# 그리고 다시는 만지고 싶지 않은 함수를 만들었다고 상상하자.
def a_stand_alone_function():
    print("I am a stand alone function, don't you dare modify me")

# 해당 함수의 행동 범위를 확장하기 위해 decorate를 할 수 있다. 그냥 decorator에 함수를 pass하면 된다.

a_stand_alone_function_decorated = my_shiny_new_decorator(a_stand_alone_function)
a_stand_alone_function_decorated()
#outputs:
#Before the function runs
#I am a stand alone function, don't you dare modify me
#After the function runs

#위는 decorator를 통과한 함수를 변수에 assign한 것이고, 아래와 같이 매번 decorator와 함께 동작하는 함수를 만들 수도 있다. 
a_stand_alone_function = my_shiny_new_decorator(a_stand_alone_function)
a_stand_alone_function()

그러니까 decorator는 내가 갖고 있는 함수를 감싸줄 수 있고, 함수를 decorator에 pass만 하면 내 함수가 다른 모습을 가질 수 있는거다. 엄청나게 길지만 이해하기 쉽다.

4. syntax

decorator syntax를 통해 여러 함수에 자유자재로 붙일 수도 있다. decorator 이름 앞에 @를 붙여서 쓴다.

@my_shiny_new_decorator
def another_stand_alone_function():
    print("Leave me alone")
    
another_stand_alone_function()  
#outputs:  
#Before the function runs
#Leave me alone
#After the function runs

5. 귀여운 예시

답변자가 특수 기호로 햄버거를 만드는 decorator를 만들었다. 넘 귀엽기도 하고 wrapper라는 개념을 보다 잘 와닿을 수 있게 만든 것 같다. (똑똑하고 센스있어..)

def bread(func):
    def wrapper():
        print("</''''''\>")
        func()
        print("<\______/>")
    return wrapper

def ingredients(func):
    def wrapper():
        print("#tomatoes#")
        func()
        print("~salad~")
    return wrapper
    
@bread
@ingredients
def sandwich(food="--ham--"):
    print(food)

sandwich()
#outputs:
#</''''''\>
# #tomatoes#
# --ham--
# ~salad~
#<\______/>

6. 과제

그래서 내가 과제하면서 처음으로 제일 어렵다고 느낀 문제가 ... 아래 조건에서 함수를 실행하면 "Hello, 예니"가 나오도록 decorator를 만드는 것이었다.

@name_decorator("예니")
def greeting():
  return "Hello, "
  
greeting()

왜 계속 헤맸냐면, 보통 python decorator를 구글링할 경우 decorator의 파라미터로 original function이 들어간다. stack overflow 친절한 답변자의 예시처럼 파라미터에 내가 decorate하고자 하는 함수가 들어가고, 함수 위아래로 wrapper가(대부분 print로 이뤄진 코드) 감싸도록 예시를 든게 대부분이다.

근데 문제에서는 decorator 파라미터가 변수을 받는다. 그리고 심지어 함수 위아래로 코드를 추가하는 것도 아니고 기존 함수에 글자를 추가하는 것도 문제다. 그래서 처음에는 wrapper에 인자를 넣어야되는줄 알고 엄청 헤맸다.

wrapper parameter

만약 wrapper에 parameter를 넣게 되면 내가 decorator로 감싸는 함수에 변수를 넣을 수 있게 된다. 기분에 따라 무언가를 주는 함수를 만들어보았다.

def my_deco(someone, feeling): # decorator에 넣을 변수
  def inner_deco(func): # decorator로 감쌀 함수를 정의
    def wrapper(sth): # 감싸지는 함수에 parameter를 추가하도록 만든다. 
      func(sth)
      print(f'because {someone} looks {feeling}')
    return wrapper
  return inner_deco

@my_deco('yeeun', 'sad')
def giver(sth): # 만약 wrapper에서 parameter를 넣지 않으면 error가 뜬다
  print(f'give {sth}')
  
my_deco('flower') 
#result:
#give flower
#because yeeun looks sad

다시 돌아와서, 이름을 넣어서 함수를 호출하려면name_decorator(name)까지는 분명히 맞는데, 예시들에서는 다 함수를 넣고, 도대체 저 name을 어디에 넣어야할지 모르겠는거다... 😭

알고보니 안에서 decorator를 또 만들어야 했던거였다. 함수는 호출해야되는데 넣어야 하니까, 중첩 함수를 쓴거다.

그니까 두번 중첩된 함수를 만들어야 했던 것이고, 함수와 이름을 더할 때는 그냥 print하거나 return하는게 아니라 객체를 만들어 담았어야 했다. 어떻게 값을 담을지 모르겠으면 빈 자료구조를 만들어서 넣거나 변수를 새로 만들어 합치는 것이 항상 답이 되는 것 같다.

def name_decorator(name):
  def decorator(func):
    def wrapper():
      result = func()+name
      return result
    return wrapper
  return decorator
  
@name_decorator("예니")
def greeting():
  return "Hello, "
  
greeting() #output: "Hello, "예니"