[JS] 일급함수 / 고차함수 / 순수함수 / 클로저

손영산·2024년 2월 25일

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일급함수란?

1급 함수란 자바스크립트에서 함수가 다음 조건을 충족하는 것을 의미한다.

함수를 변수에 할당할 수 있어야 함
함수를 다른 함수의 매개변수로 전달할 수 있어야 함
함수를 다른 함수에서 반환할 수 있어야 함

이러한 개념을 활용하여 함수형 프로그래밍을 구현할 수 있다.

// 함수를 변수에 할당
const add = function(a, b) {
    return a + b;
};

// 함수를 다른 함수의 매개변수로 전달
function operate(func, x, y) {
    return func(x, y);
}

// 함수를 다른 함수에서 반환
function makeAdder(x) {
    return function(y) {
        return x + y;
    };
}

console.log(operate(add, 3, 4)); // 출력: 7

const addFive = makeAdder(5);
console.log(addFive(3)); // 출력: 8

고차함수

고차함수란 다른 함수를 인자로 받거나, 함수를 반환하거나, 둘 다 할 수 있는 함수를 의미한다.
이를 구현하기 위해서는 위에서 언급한 1급 함수의 세 가지 특성을 활용한다.

// 고차 함수 구현 예제

// 다른 함수를 인자로 받는 고차 함수
function higherOrderFunction(func, x, y) {
    return func(x, y);
}

// 함수를 반환하는 고차 함수
function createMultiplier(multiplier) {
    return function(x) {
        return x * multiplier;
    };
}

const double = createMultiplier(2);
const triple = createMultiplier(3);

console.log(higherOrderFunction(add, 3, 4)); // 출력: 7
console.log(double(5)); // 출력: 10
console.log(triple(5)); // 출력: 15

부수효과

일급함수를 활용한 함수형 프로그래밍에서는 부수 효과를 최소화하는 하는 것이 중요하다.

다음과 항목들을 함수형 프로그래밍에 적용하면 부수 효과를 최소화할 수 있다.

불변성 (Immutability)
- 데이터를 변경할 수 없는 상태로 유지하여 부수효과 방지한다.
순수 함수 (Pure Functions):
- 순수 함수는 동일한 입력에 대해 항상 동일한 출력을 반환하며 외부 상태에 의존하지 않고 외부 상태를 변경하지 않는다.
- 이러한 함수는 부수 효과가 없으므로 예측 가능하고 테스트하기 쉽다.
순수 함수를 조합하는 함수 조합 (Function Composition):
- 여러 순수 함수를 조합하여 복잡한 동작을 수행할 수 있다.
- 이때 각 함수는 부수 효과가 없으므로 전체적으로도 부수 효과를 최소화할 수 있다.
모나드 (Monads함수를 안전하게 합성하기 위한 value를 가지고 있는 객체):
- 모나드는 부수 효과를 추상화하고 순수 함수와 상호작용할 수 있는 방법을 제공한다.
- 모나드를 사용하면 부수 효과를 포함한 작업을 안전하게 처리할 수 있다.

순수함수

정의

동일한 입력에 대해 항상 동일한 출력을 반환한다. 즉, 함수의 결과는 그 함수를 호출할 때 사용된 인자에만 의존한다.
함수의 실행이 외부 상태에 영향을 주지 않으며, 외부 상태에 의존하지 않으며, 이는 함수가 외부에서 관리되는 상태를 변경하지 않고 동작함을 의미한다.

장점

예측 가능성 (순수 함수는 동일한 입력에 대해 항상 동일한 출력을 반환하기 때문에 프로그램의 동작을 예측하기 쉽게 한다.)
테스트 용이성(부수 효과가 없는 순수 함수는 테스트하기가 매우 쉽다. 함수를 테스트할 때 외부 상태나 환경을 신경 쓸 필요가 없기 때문이다.)
디버깅 용이성(순수 함수는 외부 상태에 의존하지 않으므로 디버깅이 용이하다. 함수의 동작을 이해하기 위해 함수 자체만을 고려하면 되기 때문이다.)
병렬 처리와 안전성(순수 함수는 외부 상태에 의존하지 않으므로 여러 스레드에서 안전하게 병렬 처리될 수 있다. 부수 효과가 없기 때문에 동시에 여러 스레드에서 함수를 호출해도 안전하게 동작한다.)

이러한 이점들은 순수 함수가 함수형 프로그래밍에서 매우 중요한 개념으로 간주되는 이유 중 하나이며, 순수 함수를 사용하면 프로그램의 안정성과 확장성을 높일 수 있다.

클로저

정의

클로저란 다음과 같은 특징을 가지고 있는 함수를 의미한다.

함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경 사이의 조합
함수가 선언될 당시의 스코프에 대한 참조 유지
외부 스코프에 있는 변수에 접근 가능

function outerFunction() {
    let outerVariable = '외부 변수';

    // 내부 함수 (클로저)
    function innerFunction() {
        console.log(outerVariable); // 외부 변수에 접근
    }

    // 내부 함수 반환
    return innerFunction;
}

// outerFunction을 호출하여 innerFunction을 반환받음
const closureExample = outerFunction();

// closureExample을 호출하여 내부 함수 실행
closureExample(); // 출력: "외부 변수"

이 예제에서는 outerFunction 내부에 선언된 innerFunction이 클로저이다.

outerFunction이 실행되고 그 결과로 innerFunction 함수가 반환된다.

반환된 내부 함수인 closureExample을 호출할 때, 이 함수는 외부 스코프에 있는 outerVariable 변수에 접근할 수 있다.

클로저는 주로 함수 내에서 외부 변수를 기억하고 유지해야 할 때 사용된다.
이를 통해 정보 은닉, 비동기 작업 관리, private 멤버 구현 등 다양한 기능을 구현할 수 있다.

커링과 부분적용

커링

커링은 다중 인자를 가진 함수를 단일 인자를 가진 여러 개의 함수들로 변환하는 기법을 말한다.
즉, 커링된 함수는 하나의 인자를 받은 후에 다음 인자를 받는 새로운 함수를 반환하는 형태를 가진다.
커링은 함수를 더 작고 모듈화된 조각으로 분해하여 코드를 더 간결하고 이해하기 쉽게 만들어준다.
주로 인자의 일부가 미리 정해진 경우에 유용하게 사용된다.

// 커링되지 않은 함수
function add(a, b, c) {
    return a + b + c;
}

// 커링 함수
function curriedAdd(a) {
    return function(b) {
        return function(c) {
            return a + b + c;
        };
    };
}

// 커링된 함수를 사용하여 부분적으로 적용된 함수 생성
const add5 = curriedAdd(5);
const add5And6 = add5(6);

console.log(add5And6(7)); // 출력: 18

부분적용

부분 적용은 함수의 일부 인자를 미리 입력하여 새로운 함수를 생성하는 것을 말한다.
즉, 함수에 필요한 인자 중 일부만을 미리 전달하여 새로운 함수를 생성하는 것이다.
부분 적용은 함수의 특정 부분만을 재사용할 때 유용하며, 동일한 함수를 여러 번 호출하지 않고도 다양한 상황에 적용할 수 있다.
커링과 달리, 부분 적용은 원래 함수의 나머지 인자를 나중에 전달할 수 있는 유연성을 제공한다.

// 부분 적용 함수
function partial(func, ...args) {
    return function(...rest) {
        return func.apply(this, args.concat(rest));
    };
}

// 원래 함수
function multiply(a, b, c) {
    return a * b * c;
}

// 부분 적용된 함수 생성
const partialMultiply = partial(multiply, 2);

console.log(partialMultiply(3, 4)); // 출력: 24