모던 자바스크립트 Deep Dive(12)

심채운·2024년 1월 18일

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12장 함수

함수란?

함수는 스코프, 실행 컨텍스트, 클로저, 생성자 함수에 의한 객체 생성, 메서드, this, 프로토타입, 모듈화 등과 매우 밀접한 관련이 있다.
수학의 함수 처럼 input을 받아 output을 내보내는 과정을 정의한 것이다.
프로그래밍 언어의 함수는 일련의 과정을 문으로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것이다.
프로그래밍 언어의 함수도 input을 받아 output을 내보낸다. 이때 함수 내부로 입력을 전달받는 변수를 매개변수, input을 인수, output을 반환값이라 한다. 또한 함수는 값이며, 여러 개 존재할 수 있으므로 특정 함수를 구별하기 위해 식별자인 함수 이름을 사용할 수 있다.
함수는 함수 정의를 통해 생성한다.
- 인수를 매개변수를 통해 함수에 전달하면서 함수의 실행을 명시적으로 지시해야 한다. 이것을 함수 호출 이라고 한다.

함수를 사용하는 이유

코드의 중복을 억제하고 재사용성을 높이는 함수는 유지보수의 편의성을 높이고 실수를 줄여 코드의 신뢰성을 향상.

함수 리터럴

자바스크립트의 함수는 객체 타입의 값이다. 따라서 객체를 리터럴로 생성하는 것처럼 함수도 함수 리터럴로 생성할 수 있다.
함수 리터럴은 function 키워드, 함수 이름, 매개 변수, 함수 몸체로 구성된다.
함수 이름 :
- 함수 이름은 식별자다. 따라서 식별자 네이밍 규칙을 준수해야 한다.
- 함수 이름은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자다.
- 함수 이름은 생략할 수 있다. 이름이 있는 함수를 기명함수, 이름이 없는 함수를 무명/익명함수라 한다.
매개변수 :
- 0개 이상의 매개변수를 소괄호로 감싸고 쉼표로 구분한다.
- 각 매개변수에는 함수를 호출할 때 지정한 인수가 순서대로 할당된다. 즉, 매개변수 목록은 순서에 의미가 있다.
- 매개변수는 함수 몸체 내에서 변수와 동일하게 취급된다. 따라서 매개변수도 변수와 마찬가지로 식별자 네이밍 규칙을 준수해야한다.
함수 몸체 :
- 함수가 호출되었을 때 일괄적으로 실행될 문들을 하나의 실행 단위로 정의한 코드 블록이다.
- 함수 몸체는 함수 호출에 의해 실행된다.
리터럴은 값을 생성하기 위한 표기법이다. 따라서 함수 리터럴도 평가되어 값을 생성하며, 이 값은 객체이다. 즉 함수는 객체이다.
함수는 객체지만 일반객체와는 다르다. 일반 객체는 호출할 수 없지만 함수는 호출할 수 있으며, 일반 객체에는 없는 함수 객체만의 고유한 프로퍼티가 있다.

함수 정의

함수 선언문

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

함수 선언문은 함수 리터럴과 형태가 동일하다.
함수 리터럴은 함수 이름을 생략할 수 있으나 함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없다.
함수 선언문은 표현식이 아닌 문이다.
따라서 변수에 할당할 수 없다.
함수 이름은 함수 몸체 내부에서만 유효한 식별자이므로 함수 이름과는 별도로 생성된 함수 객체를 가리키는 식별자가 필요하다. 함수 객체를 가리키는 식별자가 없으면 생성된 함수를 참조할 수도, 호출할 수도 없다. 그러므로 자바스크립트 엔진은 생성된 함수를 호출하기 위해 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고, 거기에 함수 객체를 할당한다.
함수는 함수 이름으로 호출하는 것이 아니라 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출한다.

함수 표현식

let func = function (x, y) {
  return x + y;
};

자바스크립트의 함수는 값처럼 변수에 할당할 수도 있고 프로퍼티 값이 될 수도 있으며 배열의 요소가 될 수도 있다.
이처럼 값의 성질을 갖는 객체를 일급객체라 한다. 자바스크립트의 함수는 일급객체이다. 함수가 일급객체라는 것은 함수를 값처럼 자유롭게 사용할 수 있다는 의미이다.
함수는 일급객체이므로 함수 리터럴로 생성한 함수 객체를 변수에 할당할 수 있다.
함수 리터럴의 함수 이름은 생략할 수 있다.

Function 생성자 함수

let func = new Function("x", "y", "return x+y");

자바스크립트가 기본적으로 제공하는 빌트인 함수의 Function 생성자 함수에 매개변수 목록과 함수 몸체를 문자열로 전달하면서 new 연산자와 함께 호출하면 함수 객체를 생성해서 반환한다. new 연산자 없이 호출해도 결과는 동일하다.
Function 생성자 함수로 생성하는 방식은 일반적이지 않고, 바람직하지 않다. 이유는 생성자 함수로 생성한 함수는 클로저를 생성하지 않는 등, 함수 선언문이나 함수 표현식과 다르게 동작한다.

const declarationFunc = (function () {
  let a = 10;
  return function (x, y) {
    return a + x + y;
  };
})();

const constructorFunc = (function () {
  let a = 10;
  return new Function("x", "y", "return a + x +y");
})(); // ReferenceError

화살표 함수

let func = (x, y) => {
  return x + y;
};

ES6에 도입된 화살표 함수는 function 키워드 대신 화살표 =>를 사용해 보다 더 간략한 방법으로 함수를 선언할 수 있다.
화살표 함수는 항상 익명 함수로 정의한다.
화살표 함수는 생성자 함수로 사용할 수 없으며, 기존 함수와 this 바인딩 방식이 다르고 prototype 프로퍼티가 없으며 arguments 객체를 생성하지 않는다.

함수 선언문 함수 생성 시점과 함수 호이스팅

함수 선언문으로 정의한 함수는 함수 선언문 이전에 호출할 수 있다. 그러나 함수 표현식으로 정의한 함수는 함수 표현식 이전에 호출할 수 없다. 이는 함수 선언문으로 정의한 함수와 함수 표현식으로 정의한 함수의 생성 시점이 다르기 때문이다.

모든 선언문이 그렇듯 함수 선언문도 코드가 한 줄식 순차적으로 실행되는 시점인 런타임 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다.
- 즉, 함수 선언문으로 함수를 정의하면 런타임 이전에 함수 객체가 먼저 생성되고 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고 함수 객체를 할당한다.
- 런타임에는 이미 함수 객체가 생성되어 있고 함수 객체가 할당되어 있으므로, 함수 선언문 이전에 함수를 참조할 수 있으며 호출할 수도 있다.
함수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 함수 호이스팅이라 한다.

변수 호이스팅 vs 함수 호이스팅

var 키워드로 선언된 변수는 undefined로 초기화 되고, 함수 선언문을 통해 암묵적으로 생성된 식별자는 함수 객체로 초기화된다.
변수 호이스팅은 undefined로 평가되지만, 함수 선언문으로 정의한 함수를 함수 선언문 이전에 호출하면 함수 호이스팅에 의해 호출이 가능하다.

함수 표현식 함수 생성 시점과 함수 호이스팅

함수 표현식은 변수에 할당되는 값이 함수 리터럴인 문이다.
함수 표현식은 변수 선언문과 변수 할당문을 한 번에 기술한 축약 표현과 동일하다.
변수 선언은 런타임 이전에 실행되어 undefined로 초기화되지만, 변수 할당문의 값은 할당문이 실행되는 시점, 즉 런타임에 평가되므로 함수 표현식의 함수 리터럴도 할당문이 실행되는 시점에 평가되어 함수 객체가 된다.
그러므로 함수 표현식으로 함수를 정의하면 함수 호이스팅이 발생하는 것이 아니라 변수 호이스팅이 발생하는 것이다.
함수 표현식 이전에 함수를 참조하면 undefined로 평가된다. 이때 함수를 호출하면 undefined를 호출하는 것과 마찬가지이므로 타입에러가 발생한다.
함수 표현식으로 정의한 함수는 반드시 함수 표현식 이후에 참조 또는 호출해야 한다.

함수 호이스팅은 함수를 호출하기 전에 반드시 함수를 선언해야 한다는 당연한 규칙을 무시한다. 그러므로 함수 선언문 대신 함수 표현식을 사용하는 것을 권장한다.

함수 호출

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 함수 외부에서 함수 내부로 전달할 필요가 있는 경우 사용.
인수는 함수를 호출할 때 지정하며, 개수와 타입에 제한이 없다.
매개변수는 함수를 정의할 때 선언하며, 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급된다.
함수가 호출되면 함수 몸체 내에서 암묵적으로 매개변수가 생성되고 일반 변수와 마찬가지로 undefined로 초기화된 이후 인수가 순서대로 할당된다.
매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있고 함수 몸체 외부에서는 참조할 수 없다. 즉, 매개변수의 스코프는 함수 내부다.
인수가 부족해서 인수가 할당되지 않은 매개변수의 값은 undefined이다.
초과된 인수는 암묵적으로 arguments 객체의 프로퍼티로 보관된다.

매개변수의 최대 개수

ECMAScript 사양에서는 매개변수의 최대 개수에 대해 명시적으로 제한하고 있지 않다.
매개변수는 순서가 의미있다. 따라서 매개변수가 많아지면 함수를 호출할 때 전달해야 할 인수의 순서를 고려해야한다. 이는 유지보수성이 나빠진다.
함수의 매개변수는 코드를 이해하는데 방해되는 요소이므로 이상적인 매개변수 개수는 0개이며, 적을수록 좋다.
매개변수의 개수가 많다는 것은 함수가 여러 가지 일을 한다는 증거이므로 바람직하지 않다. 이상적인 함수는 한가지 일만 해야 하며 가급적 작게 만들어야 한다.
따라서 매개변수는 최대 3개 이상을 넘지 않는 것을 권장하며, 만약 넘는다면 하나의 매개변수를 선언하고 객체를 인수로 전달하는 것이 유리하다.
- 하지만 주의해야할 점은 함수 외부에서 함수 내부로 전달한 객체를 함수 내부에서 변경하면 함수 외부의 객체가 변경되는 부수효과가 발생한다.

반환문

함수는 return 키워드와 표현식으로 이뤄진 반환문을 사용해 실행 결과를 함수 외부로 반환할 수 있다.
반환문은 두가지 역할을 한다.
- 함수 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나간다. 따라서 반환문 이후에 문이 있다면 실행되지 않고 무시된다.
- return 키워드 뒤에 오는 표현식을 평가해 반환한다. return 키워드 뒤에 반환값으로 사용할 표현식을 명시적으로 지정하지 않으면 undefined가 반환된다.

함수의 형태

즉시 실행 함수

함수 정의와 동시에 즉시 호출되는 함수를 즉시 실행 함수라 한다.
즉시 실행 함수는 단 한 번만 호출되며 다시 호출할 수 없다.
즉시 실행 함수는 함수 이름이 없는 익명 함수를 사용하는 것이 일반적이다.
함수 이름은 함수 몸체에서만 참조할 수 있는 식별자이므로 즉시 실행 함수를 다시 호출할 수 없다.

(function () {
  const a = 1;
  const b = 1;
  return a + b;
})();

재귀함수

함수가 자기 자신을 호출하는 것을 재귀 호출이라 한다. 재귀 함수는 자기 자신을 호출하는 행위. 즉 재귀 호출을 수행하는 함수를 말한다.
재귀함수는 반복되는 처리를 위해 사용한다.
재귀함수 내에는 재귀호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 반드시 만들어야한다.
대부분의 재귀함수는 for문이나 while문으로 구현 가능하다.
재귀함수는 반복적인 처리를 반복문 없이 구현할 수 있다는 장점이 있지만, 무한 반복에 빠질 위험이 있고 이로 인해 스택오버플로 에러를 발생시킬 수 있다.
재귀 함수는 반복문을 사용하는 것보다 재귀 함수를 사용하는 것이 더 직관적일 때만 한정적으로 사용하길 권장한다.

// 반복문을 사용한 함수
function useFor(n) {
  for (let i = n; i >= 0; i--) {
    console.log(i);
  }
}

// 재귀함수를 사용한 함수
function useRecursive(n) {
  if (n < 0) return;
  console.log(n);
  useRecursive(n - 1);
}

중첩함수

함수 내부에 정의된 함수를 중첩함수 또는 내부함수라 한ㄷ다.
중첩 함수를 포함하는 함수는 외부함수, 중첩함수는 외부 함수 내부에서만 호출할 수 있다.
일반적으로 중첩함수는 자신을 포함하는 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수의 역할을 한다.

function outer() {
  let x = 1;

  function inner() {
    let y = 2;
    console.log(x + y);
  }

  inner();
}

outer();

콜백 함수

함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를 콜백함수라고 하며, 매개변수를 통해 함수의 회부에서 콜백 함수를 전달받은 함수를 고차함수라고 한다.
매개변수를 통해 함수를 전달받거나 반환값으로 함수를 반환하는 함수를 함수형 프로그래밍에서 고차 함수라 한다.
콜백 함수는 고차함수에 전달되어 헬퍼 함수의 역할을 한다.
중첩함수는 고정되어 있어 추상화해 교체 또는 합성하기 어렵지만, 콜백함수는 함수 외부에서 고차 함수 내부로 주입하기 때문에 교체, 합성이 가능하다는 장점이 있다.
고차함수는 콜백 함수를 자신의 일부분으로 합성한다.
고차 함수는 매개변수를 통해 전달받은 콜백 함수의 호출 시점을 결정해서 호출한다. 콜백 함수는 고차 함수에 의해 호출되며, 이때 고차 함수는 필요에 따라 콜백 함수에 인수를 전달할 수 있다.
콜백 함수는 함수형 프로그래밍 패러다임뿐만 아니라 비동기 처리에 활용하는 중요한 패턴이다.

function repeat(n, func) {
  for (let i = 0; i < n; i++) {
    func(i);
  }
}

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

repeat(5, logAll);

순수 함수와 비순수 함수

함수형 프로그래밍에서는 어떤 외부 상태에 의존하지도 않고 변경하지도 않는, 즉 부수 효과가 없는 함수를 순수하라고 한다.
외부 상태에 의존하거나 외부 상태를 변경하는, 즉 부수 효과가 있는 함수를 비순수 함수라 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.
순수 함수는 일반적으로 최소 1개 이상의 인수를 전달 받는다.
인수를 전달받지 않는 순수함수는 언제나 동일한 값을 반환하므로 결국 상수와 같다. 그러므로 인수를 받지 않는 순수함수는 의미가 없다.
순수 함수는 인수를 변경하지 않는 것이 기본이다, 다시말해 순수 함수는 인수의 불변성을 유지한다.
순수함수의 또 하나의 특징은 함수의 외부 상태를 변경하지 않는다는 것이다.
즉, 순수 함수는 어떤 외부 상태에도 의존하지 않으며 외부 상태를 변경하지도 않는 함수다.
반대로 함수의 외부 상태에 따라 반환값이 달라지는 함수, 외부 상태에 의존하는 함수를 비순수 함수라고 한다.
비순수 함수의 또 하나의 특징은 순수 함수와는 달리 함수의 외부 상태를 변경하는 부수효과가 있다.
즉, 비순수 함수는 외부 상태에 의존하거나 외부 상태를 변경하는 함수다.

// 순수 함수
function add(a, b) {
  return a + b;
}
console.log(add(10, 5));

// 비순수 함수
var c = 10;
function add2(a, b) {
  return a + b + c;
}
console.log(add2(10, 3));
c = 20;
console.log(add2(10, 3));

// 순수 함수(객체)
var obj1 = { val: 10 };

function addObj2(obj, b) {
  return { val: obj.val + b };
}
var obj2 = addObj2(obj1, 5);

// 비순수 함수(객체)
var obj3 = { val: 10 };
function addObj(obj, b) {
  obj.val += b;
}

심채운

불가능, 그것은 사실이 아니라 하나의 의견일 뿐이다. - 무하마드 알리