Part 12. 함수

현재 '모던 자바스크립트 Deep Dive'를 통해 자바스크립트를 학습하고 있습니다. 본 포스트는 해당 내용에 대한 정리를 목적으로 합니다.

1. 함수란?

프로그래밍의 함수는 일련의 과정을 문(statement)으로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것입니다.

// 함수 몸체 
  // 함수 정의
function add(x,y){
	return x + y;
}
  // 함수 호출
let result = add(2, 5); 
console.log(result) // 7

위 예제처럼 함수 내부로 입력을 전달받는 변수를 매개변수(parameter) , 입력을 인수(argument) , 출력을 반환값(return value) 이라 합니다.

2. 함수를 사용하는 이유

• 함수를 통해 중복을 제거하고 코드의 재사용이 가능합니다.
• 유지보수의 편의성을 높이고 실수를 줄여 코드의 신뢰성을 높입니다.
• 함수는 객체 타입의 값이기 때문에 이름(식별자)를 붙일 수 있습니다. 이는 코드의 가독성을 향상시킵니다.

3. 함수 리터럴

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

• 함수 리터럴의 구성 요소

• 함수 이름
  • 함수 이름은 식별자입니다. 따라서 식별자 네이밍 규칙을 준수해야합니다.
  • 함수 이름은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자입니다.
  • 함수 이름은 생략할 수 있습니다. 이름이 있는 함수를 기명함수(named function), 이름이 없는 함수를 익명함수(anonymous function)이라 합니다.

• 매개변수 목록
  • 0개 이상의 매개변수를 소괄호로 감싸고 쉼표로 구분합니다.
  • 각 매개변수에는 함수를 호출할 때 지정한 인수가 순서대로 할당됩니다. 즉, 매개 변수 목록은 순서에 의미가 있습니다.
  • 매개변수는 함수 몸체 내에서 변수와 동일하게 취급됩니다. 따라서 매개변수도 변수와 마찬가지로 식별자 네이밍 규칙을 준수해야 합니다.

• 함수 몸체
  • 함수가 호출되었을 때 일괄적으로 실행될 문들을 하나의 실행 단위로 정의한 코드 블록입니다.
  • 함수 몸체는 함수 호출에 의해 실행됩니다.

4. 함수 정의

함수 정의란 함수를 호출하기 이전에 인수를 전달받을 매개 변수와 실행할 문들, 그리고 반환할 값을 지정하는 것을 말합니다.
정의된 함수는 자바스크립트 엔진에 의해 평가되어 함수 객체가 됩니다.

ECMAScript 사양에서도 변수에는 선언(variable declaration) ,함수에는 정의(function definition)라고 표현합니다.

1. 함수 선언문

함수 선언문은 함수 리터럴과 형태가 동일합니다. 단, 함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없습니다.

function add(x+y){
	return x + y;
}
// undefined

함수 선언문은 표현식이 아닌 문입니다. 그래서 함수 선언문을 실행하면 완료 값 undefined가 출력됩니다.
표현식이 아닌 문은 변수에 할당할 수 없지만 자바스크립트 엔진은 코드의 문맥에 따라 함수 선언문도 함수 리터럴 표현식으로 해석하기 때문에 아래의 코드가 성립합니다.

자바스크립트 엔진은 생성된 함수를 호출하기 위해 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고 거기에 함수 객체를 할당합니다. 즉, 함수 선언문으로 생성한 함수를 호출한 것은 함수 이름 add가 아니라 자바스크립트 엔진이 암묵적으로 생성한 식별자 add입니다.

// 위 내용을 의사코드로 표현한 코드 입니다.
let add = function add(x,y){
	return x + y;
};

// 함수 호출
console.log(add(2,5));

2. 함수 표현식

자바스크립트의 함수는 일급 객체입니다. 일급 객체란 값처럼 변수에 할당할 수도 있고 프로퍼티 값이나 배열의 요소가 될 수 있음을 의미합니다.
즉, 함수 리터럴로 생성한 함수 객체를 변수에 할당할 수 있고 이러한 함수 정의 방식을 함수 표현식(function expression)이라고 합니다.

// 익명 함수 표현식
let add = function(x, y){
	return  x + y;
};

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

위에서 잠시 설명한 것처럼 함수를 호출할 때는 함수 이름이 아니라 함수 객체를 가리키는 식별자를 사용해야 합니다.

// 기명 함수 표현식
let add = function add(x,y){
	return x + y;
};

// 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출
console.log(add(2,5)); // 7

// 함수 이름으로 호출하면 ReferenceError가 발생한다.
console.log(foo(2, 5)) // ReferenceError: foo is not defined

자바스크립트 엔진은 함수 선언문의 함수 이름으로 식별자를 암묵적으로 생성하고 생성된 함수 객체를 할당하므로 함수 표현식과 유사하게 동작하는 것처럼 보입니다.
하지만 함수 선언문은 "표현식이 아닌 문"이고 함수 표현식은 "표현식인 문" 입니다.

3. 함수 생성 시점과 함수 호이스팅

// 함수 참조
// var 키워드로 선언된 변수는 undefined로 초기화되고, 함수 선언문을 통해 암묵적으로 생성된 식별자는 함수 객체로 초기화됩니다.
console.dir(add); // f add(x,y)
console.dir(sub); // undefined

// 함수 호출
// 함수 선언문과 달리 표현식의 함수 객체는 런타임에 할당됩니다.
// 현재는 undefined를 호출했기 때문에 타입 에러(TypeError)를 발생시킵니다.
console.log(add(2, 5)); // 7
console.log(sub(2, 5)); // TypeError: sub is not a function

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

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

위 예제와 같이 함수 선언문으로 정의한 함수는 함수 선언문 이전에 호출할 수 있지만 함수 표현식으로 정의한 함수는 함수 표현식 이전에 호출할 수 없습니다.
함수 선언문으로 정의한 함수와 함수 표현식으로 정의한 함수의 생성 시점이 다르기 때문입니다.
모든 선언문은 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점인 런타임 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행됩니다.
즉, 함수 선언문도 런타임 이전에 함수 객체가 먼저 생성되고, 암묵적으로 생성된 함수 이름과 동일한 이름의 식별자에 함수 객체를 할당합니다.
따라서 함수 선언문 이전에 함수를 참조할 수 있으며 호출할 수도 있습니다.
이와 같은 자바스크립트의 고유한 특징을 함수 호이스팅(function hoisting) 이라고 합니다.

4. Function 생성자 함수

자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 함수인 Function 생성자 함수에 매개변수 목록과 함수 몸체를 문자열로 전달하면서 new 연산자와 함께 호출하면 함수 객체를 생성해서 반환합니다.

let add = new Function('x', 'y', 'return x + y')
console.log(add(2,5)); // 7

하지만 Function 생성자 함수로 함수를 생성하는 방식은 일반적이지 않으며, 바람직하지도 않습니다.

5. 화살표 함수

ES6에서 도입된 화살표 함수(arrow function)는 function 키워드 대신 화살표(fat arrow)=> 를 사용해 좀 더 간략한 방법으로 함수를 선언할 수 있습니다.

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

5. 함수 호출

1. 매개변수와 인수

함수를 실행하기 위해 필요한 값을 함수 외부에서 함수 내부로 전달할 필요가 있는 경우, 매개변수(parameter)를 통해 인수(argument)를 전달합니다. 인수는 값으로 평가될 수 있는 표현식이어야 합니다.

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

// 함수 호출
// 인수 1과 2가 매개변수 x와 y에 순서대로 할당되고 함수 몸체의 문들이 실행된다.
let result = add(1,2)

매개변수는 함수를 정의할 때 선언하며, 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급됩니다. 즉, 함수가 호출되면 함수 몸체 내에서 암묵적으로 매개변수가 생성되고 일반 변수와 마찬가지로 underfined로 초기화된 후 인수가 순서대로 할당됩니다.

function add(x,y){
	return x + y;
}
// 인수가 부족해서 인수가 할당되지 않은 매개변수의 값은 undefined이다.
console.log(add(2)); // NaN

// 매개변수보다 인수가 더 많은 경우 초과된 인수는 무시된다.
// 초과된 인수는 버려지는 것이 아니라 암묵적으로 arguments객체의 프로퍼티로 보관됩니다.
console.log(add(2, 5, 10)); //7

2. 매개변수의 최대 개수

매개변수는 순서가 있어서 개수가 많아지면 코드를 이해하는 데 방해가 되고 유지보수성이 나빠집니다. 따라서, 매개변수는 최대 3개 이상을 넘지 않는 것을 권장합니다.
이상적인 함수는 한 가지 일만 해야 하며 가급적 작게 만들어야 합니다.

4. 반환문

함수는 return 키워드와 표현식(반환값)으로 이뤄진 반환문을 사용해 실행 결과를 함수 외부로 반환(return)할 수 있습니다.
함수 호출은 표현식입니다. 함수 호출 표현식은 return 키워드가 반환한 표현식의 평가 결과, 즉 반환값으로 평가됩니다.

• 반환문의 두 가지 역할

1. 반환문은 함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나갑니다.

function multiply(x, y){
	return x * y; // 반환문
  // 반환문 이후에 다른 문이 존재하면 그 문은 실행되지 않고 무시된다.
  console.log('실행되지 않는다')
}

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

2. 반환문은 return 키워드 뒤에 오는 표현식을 평가해 반환합니다.

function foo (){
	return;
}

console.log(foo()); // undefined

// 반환문을 생락하면 암묵적으로 undefined가 반환된다.
function boo(){

}
console.log(boo()); // undefined

• 유의 사항

function multiply(x,y){
	// return 키워드와 반환값 사이에 줄바꿈이 있으면
  return // 세미콜론 자동 삽인 기능(ASI)에 의해 세미콜론이 추가된다.
  x + y // 무시된다.
}  

console.log(multiply(3, 5)); // undefined

또한 반환문은 함수 몸체 내부에서만 사용할 수 있습니다. 전역에서 반환문을 사용하면 문법 에러(SyntaxError: Illegal return statement)가 발생합니다.

6. 참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

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

// 외부상태
let num = 100;
let person = {name: 'Han'};

console.log(num); // 100
console.log(person); // {name: "Han"}

// 원시 값은 값 자체가 복사되어 전달되고 객체는 참조 값이 복사되어 전달된다.
changeVal(num, person);

// 원시 값은 원본이 훼손되지 않는다.
console.log(num); // 100

// 객체는 원본이 훼손된다.
console.log(person); // {name: "Kim"}

7. 다양한 함수의 형태

1. 즉시 실행 함수

함수의 정의와 동시에 즉시 호출되는 함수를 즉시 실행 함수(IIFE, Immediately Invoked Function Expression)라고 합니다. 즉시 실행 함수는 단 한 번만 호출되며 다시 호출할 수 없습니다.

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

즉시 실행 함수는 함수 이름이 없는 익명 함수를 사용하는 것이 일반적입니다.

즉시 실행 함수는 반드시 그룹 연산자(...)로 감싸야 합니다.

// 먼저, 함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없어서 에러가 발생했습니다.
function(){ //SyntaxError: Function statements require a function name
	// ..
}();

// 함수 이름을 기재했음에도 에러가 발생한 이유는 
// 세미콜론 자동 삽입 기능에 의해 함수 코드 블록의 닫는 중괄호 뒤에 ";"이 암묵적으로 추가되기 때문입니다
function foo(){}(); // => function foo(){};();
//SyntaxError: Unexpected token')'

그룹 연산자로 함수를 묶는 이유는 먼저 함수 리터럴을 평가해서 함수 객체를 생성하기 위해서 입니다.

// 즉시 실행 함수도 일반 함수처럼 값을 반환할 수 있다.
let res = (function(){
	let a = 3;
  	let b = 5;
  	return a * b;
}());

console.log(res); //15

// 즉시 실행 함수에도 일반 함수처럼 인수를 전달할 수 있다.
res = (function(a, b){
	return a * b
}(3, 5));

console.log(res); //15

2. 재귀 함수

함수가 자기 자신을 호출하는 것을 재귀호출(recursive call)이라 합니다. 재귀 함수(recursive function)는 자기 자신을 호출하는 행위, 즉 재귀 호출을 수행하는 함수를 말합니다.

function factorial(n){
  	// 탈출 조건: n이 1이하일 때 재귀 호출을 멈춘다.
	if(n <= 1) return 1
  	// 재귀 호출
  return n * factorial(n-1)
}

console.log(factorial(4)); // 4! = 4 * 3 * 2 * 1 =24

재귀 함수는 자신을 무한 재귀 호출합니다. 따라서 재귀 함수 내에는 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 반드시 만들어야 합니다.
위 예제의 경우 인수가 1이하일 때 재귀 호출을 멈춥니다. 탈출 조건이 없으면 함수가 무한 호출되어 스택 오버플로(stack overflow) 에러가 발생합니다.

3. 중첩 함수

함수 내부에 정의된 함수를 중첩 함수(nested function) 또는 내부 함수(inner function)라고 합니다. 그리고 중첩 함수를 포함한 함수는 외부 함수(outer function)라 부릅니다.

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

outer();

4. 콜백 함수

// 외부에서 전달받은 f를 n만큼 반복 호출한다.
function repeat(n, f){
	for(let i = 0; i < n; i++){
    	f(i); // i를 전달하면서 f를 호출
    }
}

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

// 반복 호출할 함수를 인수로 전달한다.
repeat(5, logAll) // 0 1 2 3 4

함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를 콜백 함수(callback function)이라 하며, 매개 변수를 통해 함수의 외부에서 콜백 함수를 전달받은 함수를 고차 함수(Higher-Order Function, HOF)라고 합니다.