[ JS 딥다이브 ] 9주차 : 함수

 

1. 함수란?

함수는 JS에서 가장 중요한 핵심개념이다.

일련의 과정을 문으로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것이다.

// f(x,y) = x + y
function sum(a, b){
    return a + b
}

f(3, 9) = 12
sum(3,9) // 12

* 매개변수 - 함수 내부로 입력을 전달받는 변수

* 입력 - 인수 / 출력 - 반환값

 

함수는 정의를 통해 생성이 가능하다.

또한 인수를 매개변수로 통해 함수에 전달하면서 함수의 실행을 명시적으로 지시하는 함수의 호출을 해야 코드 블록에 담긴 문들이 실행된다.

 

 

2. 사용이유

함수는 필요할 때 여러번 호출할 수 있다. ➡️ 코드의 재사용 측면에서 매우 유용하다.

함수의 이름은 자신의 역할을 잘 설명하도록 작성되어야 한다. 이를 통해 코드의 가독성이 향상될 수 있다.

 

 

3. 함수 리터럴

JS의 함수는 객체 타입의 값이다. 따라서 리터럴로 생성할 수 있다.

// 변수에 함수 리터럴을 할당
let func = function sum (a, b){
  return a + b;
}

함수는 객체이다. 하지만 일반 객체와는 다르다. 

일반 객체는 호출할 수 없지만, 함수는 호출할 수 있다. 그리고 함수는 함수 객체만의 고유한 프로퍼티를 갖는다

 

 

 

4. 함수 정의

함수 정의는 함수를 호출하기 전에 인수를 전달받을 매개변수와 실행할 문들, 그리고 반환할 값을 지정하는 것을 말한다.

함수를 정의하는 방법에는 아래와 같이 4가지 방법이 있다.

*함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없다.

*함수 선언문은 표현식이 아닌 문이다.

 

JS엔진은 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.

// 식별자          함수이름
let sum = function add (a, b) {
  return a + b
}

//         식별자
console.log(sum(3,4))               // 7

JS의 함수는 객체 타입의 값이다.

JS의 함수는 값처럼 변수에 할당/ 프로퍼티 값이 될 수도/ 배열의 요소가 될 수도 있다.

➡️ 이처럼 값의 성질을 갖는 객체를 일급객체라고 한다.

➡️ JS의 함수 : 일급객체

 

// 함수 참조
console.dir(add)   // f add(a, b)
console.dir(sub)   // undefined

// 함수 호출
console.log(add(2,3) // 5
console.log(sub(2,3) // TypeError: sub is not a function

// 함수 선언문
function add (a,b) {
  return a + b
}

// 함수 표현식
let sub = function (a, b) {
  return a - b
}

위의 경우 함수 선언문으로 정의한 함수와 함수 표현식으로 정의한 함수의 생성시점이 다르다.

함수 선언문도 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점인 런타임 이전에 JS엔진에 의해 먼저 실행된다.

즉, 함수 선언문으로 함수를 정의하면, 런타임 이전에 함수 객체가 먼저 생성된다. 그리고 JS엔진은 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고 생성된 함수 객체를 할당한다.

 

이처럼 함수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 JS 고유의 특징을 함수 호이스팅이라고 한다.

* 함수 호이스팅과 변수 호이스팅은 차이가 있다. 둘다 모두 런타임 이전에 JS엔진에 의해 먼저 실행되어 식별자를 생성한다는 점에서 동일하다. 하지만, 변수 호이스팅은 undefined로 초기화되고, 함수 선언문을 통해 암묵적으로 생성된 식별자는 함수 객체로 초기화된다.

 

함수 표현식은 변수에 할당되는 값이 함수 리터럴인 문이다. 

➡️ 함수 표현식으로 함수를 정의하면 함수 호이스팅이 발생하는 것이 아니라 변수 호이스팅이 발생한다.

따라서 함수 표현식으로 정의한 함수는 반드시 함수 표현식 이후에 참조 또는 호출해야한다.

함수 호이스팅은 함수를 호출하기 전에 반드시 함수를 선언해야 한다는 규칙을 무시한다. 이런 이유로 함수 선언문 대신에 함수 표현식을 사용할 것을 권장한다.

 

5. 함수 호출

함수는 함수를 가리키는 식별자와 한 쌍의 소괄호인 함수 호출 연산자로 호출한다.

매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있고, 함수 몸체 외부에서는 참조할 수 없다. 즉, 매개변수의 스코프(유효 범위)는 함수 내부이다.

function add (a, b) {
  console.log(a, b)
  return a + b
}

add (2,3)

// add 함수의 매개변수 a, b는 함수 몸체 내부에서만 참조 가능하다.
console.log(a, b) // ReferenceError: x is not defined

 

함수는 매개변수의 개수와 인수가 일치하는지 확인하지 않는다.

인수가 부족해서 인수가 할당되지 않은 매개변수의 값은 undefined 이다.

function add(a, b){
  return a + b
}

console.log(add(4))  // NaN

함수 몸체의 문은 4 + undefined가 되어 NaN이 반환된다.

 

매개변수보다 인수가 더 많은 경우, 초과된 인수는 무시된다.

function(a, b) {
  return a + b
}

console.log(add(2,3,4)) // 5

사실 초과된 인수가 그냥 버려지는 것은 아니다. 모든 인수는 암묵적으로 arguments 객체의 프로퍼티로 보관된다.

arguments 객체는 함수를 정의할 때 매개변수 개수를 확정할 수 없는 가변 인자 함수를 구현할 때 유용하게 사용된다.

 

 

함수는 한 가지 일만 해야 하며, 가급적 작게 만들어야 한다.

함수는 return 키워드를 통해 JS에서 사용 가능한 모든 값을 반환할 수 있다.

 

반환문은 2가지 역할을 한다.

 1) 반환문은 함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나간다.

 2) 반환문은 return 키워드 뒤에 오는 표현식을 평가해 반환한다.

     return 키워드 뒤에 반환값으로 사용할 표현식을 명시적으로 지정하지 않으면 undefined가 반환된다.

 

 

6. 참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

원시값은 값에 의한 전달 // 객체는 참조에 의한 전달 방식으로 동작한다.

매개변수도 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급되므로 매개변수 또한 타입에 따라 값에 의한 전달, 참조에 의한 전달 방식을 그대로 따른다.

 

// 매개변수 primitiveVal는 원시 값을 전달받고, 매개변수 Obj는 객체를 전달받는다.
function changeValue(primitiveVal, Obj) {
  primitiveVal += 100
  obj.name = 'Kim'
}

// 외부 상태
let num = 10
let person = { name : Lee }

console.log(num)                    // 10
console.log(person)                 // {name: 'Lee'}

// 원시 값은 값 자체가 복사되어 전달되고 객체는 참조값이 복사되어 전달된다.
changeValue(num, person)

// 원시 값은 원본이 훼손되지 않는다.
console.log(num)          // 10

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

위의 경우처럼 객체 타입 인수는 참조값이 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 참조값을 통한 객체를 변경할 경우 원본이 훼손된다. 즉, (외부상태 = 함수 외부)에서 함수 몸체 내부로 전달한 참조 값에 의해 원본 객체가 변경되는 부수 효과가 발생한다.

이처럼 함수가 외부상태를 변경하면 상태 변화를 추적하기 어려워지고, 이는 코드의 복잡성을 증가시키고 가독성을 해치는 원인이 된다.

객체의 변경을 추적하려면 옵저버 패턴등을 통해 객체를 참조를 공유하는 모든 이들에게 변경 사실을 통지하고 이에 대처하는 추가 대응이 필요하다.

이런 문제의 해결법 중 하나는 객체를 불변 객체로 만들어 사용하는 것이다.

객체의 복사본을 새롭게 생성하는 비용은 들지만, 객체를 마치 원시 값처럼 변경 불가능한 값으로 동작하게 만드는 것이다.

이를 통해 객체의 상태 변경을 방지하고, 상태 변경이 필요한 경우에는 객체의 방어적 복사를 통해 원본 객체를 완전이 복제(= 깊은 복사)를 통해 새로운 객체를 생성하고 재할당을 통해 교체한다. 이를 통해 외부 상태가 변경되는 부수 효과를 없앨 수 있다.

 

외부 상태를 변경하지 않고 외부 상태에 의존하지도 않는 함수를 순수 함수라고 한다.

순수 함수를 통해 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이려는 프로그래밍 패러다임을 함수형 프로그래밍이라고 한다.

 

 

7. 다양한 형태의 함수

1) 즉시 실행 함수

함수 정의와 동시에 즉시 호출되는 함수를 의미한다.

즉시 실행 함수는 단 한 번만 호출되며 다시 호출할 수 없다.

// 익명 즉시 실행 함수
(function () {
  let a = 3
  let b = 8
  return a * b
}())

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

즉시 실행 함수는 반드시 그룹 연산자 ()로 감싸야 한다. 또한 일반 함수처럼 값을 반환할 수 있고, 인수를 전달할 수도 있다.

 

2) 재귀 함수

함수가 자기 자신을 호출 하는 것을 재귀 호출이라고 한다.

재귀 함수는 재귀 호출을 수행하는 함수를 말한다.

➡️ 재귀 함수 내에는 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출조건을 반드시 만들어야 한다. 탈출 조건이 없으면 함수가 무한 호출되어 stack overflow 에러가 발생한다.

 

3) 중첩 함수

함수 내부에 정의된 함수를 중첩 함수 / 내부 함수라고 한다. 

중첩 함수는 외부 함수 내부에서만 호출할 수 있다.

 

4) 콜백 함수

함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를 콜백 함수라고 한다.

매개 변수를 통해 함수의 외부에서 콜백 함수를 전달받은 함수를 고차 함수라고 한다.

 

➡️ 고차 함수는 콜백 함수를 자신의 일부분으로 합성한다. 

➡️ 콜백 함수는 고차 함수에 의해 호출되며 이때, 고차 함수는 필요에 따라 콜백 함수에 인수를 전달할 수 있다. 따라서 고차 함수에 콜백 함수를 전달할 때, 콜백 함수를 호출하지 않고, 함수 자체를 전달해야 한다.

// 익명 함수 리터럴을 콜백 함수로 고차 함수에 전달한다.
// 익명 함수 리터럴은 repeat 함수를 호출할 때마다 평가되어 함수 객체를 생성한다.

repeat(5, function(i) {
  if(i % 2) console.log(i)
})                               // 1 3



// logOdds 함수는 단 한 번만 생성된다.
let logOdds = function(i) {
  if(i % 2) console.log(i)
}

// 고차 함수에 함수 참조를 전달한다.
repeat(5, logOdds)    // 1 3

 

5) 순수 함수와 비순수 함수

순수 함수 - 외부 상태에 의존하지도 않고 변경하지도 않는, 즉 부수 효과가 없는 함수

비순수 함수 - 외부 상태에 의존하거나 외부 상태를 변경하는 즉 부수 효과가 있는 함수

 

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 반환값을 만든다. 함수의 외부 상태에 의존하는 함수는 외부 상태에 따라 반환 값이 달라진다.

 

또하나의 특징은 함수의 외부 상태를 변경하지 않는다는 것이다.

 

함수형 프로그래밍은 순수 함수와 보조 함수의 조합을 통해 외부 상태를 변경하는 부수 효과를 최소화해서 불변성을 지향하는 프로그래밍 패러다임이다.

로직 내에 존재하는 조건문과 반복문을 제거해서 복잡성을 해결하며, 변수 사용을 억제하거나 생명주기를 최소화해서 상태 변경을 피해 오류를 최소화하는 것을 목표로 한다.