함수형 프로그래밍

hs·2025년 10월 30일

정의

순수함수를 기반으로 상태 변경과 부수효과를 최소화하며 선언형 스타일을 지향하는 프로그래밍 패러다임
함수를 일급으로 다루며 함수를 변수처럼 전달하고 조합하는 것이 가능하다.
불변성과 고차함수 등의 개념을 활용하여 예측과 유지보수가 쉬운 코드를 작성할 수 있다.

선언형 스타일

프로그램이 어떤 방법으로 해야 하는지를 나타내기보다 무엇과 같은지를 설명하는 경우

→ "어떻게(How)"가 아니라 "무엇을(What)" 할 것인지에 초점을 맞춘 프로그래밍 스타일

명령형

const numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6];
const evens = [];

for (let i = 0; i < numbers.length; i++) {
  if (numbers[i] % 2 === 0) {
    evens.push(numbers[i]);
  }
}

절차가 어떻게 수행되는지 기술한다.
→ for 루프를 사용하여 numbers 배열을 순회하면서 if 문으로 짝수를 판별하고, push()를 사용해 evens 배열에 추가한다.

선언형

const numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6];
const evens = numbers.filter(n => n % 2 === 0);

무엇을 할지를 기술한다.
→ filter() 함수(고차 함수)를 사용하여 배열에서 짝수만 남긴다.
for 루프나 if 조건문을 명시적으로 사용할 필요가 없다.
코드가 간결해지고 상대적으로 가독성이 좋다.

부수효과(side effect)와 순수함수

부수효과

함수에서 리턴값 이외에 하는 모든 일 (외부의 상태를 변경하거나 영향을 주는 일)
코드의 예측 가능성을 낮추고 디버깅을 어렵게 만드는 원인

// 부수효과가 발생하는 함수
let total = 0;

function addToTotal(value) {
  total += value; // 외부 변수(total)를 변경 → 부수효과 발생
}

순수함수

입력에만 의존하며 부수효과가 없는 함수
동일한 입력에 대해 항상 동일한 출력을 반환한다.

// 부수효과가 없는 순수함수
function add(a, b) {
  return a + b; // 같은 입력에 대해 항상 같은 결과 반환
}

일급(first-class)함수

일급(first-class)이란 프로그래밍 언어에서 특정 엔티티(함수나 객체)가 다른 모든 엔티티와 동일하게 취급된다는 개념을 나타내며 다음과 같은 특성을 가진다.

변수에 할당할 수 있다.
함수의 인자로 전달할 수 있다.
함수의 반환값으로 사용할 수 있다.
자료구조(배열, 객체 등)에 저장할 수 있다.
런타임에 생성 가능하다. (프로그램 실행 중 동적으로 생성가능)

// 함수를 변수에 할당
const greet = function(name) {
  return `Hello, ${name}!`;
};

// 함수를 다른 함수의 인자로 전달
function callFunction(**fn**, name) {
  return **fn(name)**;
}

// 함수를 반환값으로 사용
function createGreeting(greeting) {
  return function(name) {
    return `${greeting}, ${name}!`;
  };
}

💡 일급이라는 표현은 해당 요소가 프로그래밍 언어 내에서 일급 시민(first-class citizen)처럼 모든 권리와 특권을 가진다는 것을 의미한다. 즉, 일급함수/객체가 언어 내의 다른 기본 데이터 타입(숫자, 문자열 등)과 동일한 수준으로 취급된다는 것을 의미한다.

고차(higher-order)함수

다른 함수를 인자로 받거나 함수를 결과로 반환하는 함수를 말한다.

고차함수는 다음 중 하나 이상의 조건을 만족한다.

하나 이상의 함수를 매개변수로 받음
함수를 결과로 반환함

예시) 함수를 인자로 받는 고차함수

// map: 배열의 각 요소에 함수를 적용하고 결과로 새 배열을 반환
const numbers = [1, 2, 3, 4, 5];
const doubled = numbers.map(num => num * 2); // [2, 4, 6, 8, 10]

// filter: 조건을 만족하는 요소만 필터링
const evens = numbers.filter(num => num % 2 === 0); // [2, 4]

// reduce: 배열의 모든 값을 하나로 축소
const sum = numbers.reduce((acc, curr) => acc + curr, 0); // 15

예시) 함수를 반환하는 고차함수

// 특정 숫자만큼 증가시키는 함수를 반환하는 고차 함수
function createIncrementer(increment) {
    return function(number) {
        return number + increment;
    };
}

const incrementByOne = createIncrementer(1);
const incrementByTen = createIncrementer(10);

console.log(incrementByOne(5));  // 6
console.log(incrementByTen(5));  // 15

💡고차라는 표현은 함수가 다른 함수를 다루는 것을 의미한다. 일반함수가 값을 다룬다면 고차함수는 함수 자체를 다루는 더 높은(higher) 계층의 추상화와 유연성을 제공한다는 의미이다.

고차함수의 장점

추상화 수준 향상: 동작의 패턴을 추상화하여 재사용 가능한 코드 생성
코드 간결성: 함수형 접근법으로 복잡한 로직을 간결하게 표현
테스트 용이성: 단일 책임 원칙에 부합하는 작은 함수들로 분리되어 테스트 용이
유연성: 런타임에 알고리즘이나 동작을 변경할 수 있는 유연성 제공

불변성(immutability)

데이터를 변경하지 않고 새로운 데이터를 생성하여 반환하는 방식

// 불변성을 지키지 않는 코드
const numbers = [1, 2, 3];

function addNumber(arr, num) {
  arr.push(num); // 원본 배열을 변경 (불변성 위반)
  return arr;
}

// 불변성을 유지하는 방법
const numbers = [1, 2, 3];

function addNumber(arr, num) {
  return [...arr, num]; // 기존 배열을 복사하고 새로운 요소 추가 (불변성 유지)
}

불변성을 유지하면 부수효과를 최소화 하고 순수함수를 만들기 쉽다.
불변성을 유지하면 데이터의 일관성 유지된다.

💡 함수형 프로그래밍은 순수함수와 불변성 등의 특성으로 공유 상태 없이 입력에만 의존하며 데이터의 일관성을 유지하기 쉽다. 또한 상태 공유를 최소화 하기 때문에 상태 동기화에 대한 비용이 적고 확장성이 좋다. 이와 같은 이점으로 함수형 프로그래밍은 병렬 프로그래밍, 동시성 프로그래밍, 분산 시스템에 유리하다.

다음 포스트