[JavaScript] 함수

함수란?

수학의 함수는 "입력"을 받아 "출력"을 내보내는 일련의 과정을 정의한 것입니다. 프로그래밍 언어의 함수도 이와 같은 개념인데 일련의 과정을 문으로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것입니다.

 

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

// 함수 호출
add(2,5); // 반환값 7

함수는 함수 정의를 통해 생성되고 인수를 매개변수를 통해 함수에 전달하면서 함수의 실행을 명시적으로 지시하는 함수 호출을 진행하면 코드 블록에 담긴 문들이 일괄적으로 실행되고 실행 결과인 반환값을 반환합니다.

• 식별자 : 함수를 구분하는 함수 이름 (add)
• 매개변수(parameter) : 함수 내부로 입력을 전달받는 변수(x,y)
• 인수(argument) : 입력 (2, 5)
• 반환값(return value) : 출력 (7)

 

함수를 사용하는 이유

유지보수의 편의성과 코드의 신뢰성

실행 시점을 개발자가 결정할 수 있고 몇 번이든 재사용이 가능하기 때문에 함수를 통해 중복을 제거하고 코드를 재사용할 수 있습니다. 따라서 유지보수의 편의성이 높아지고, 실수를 줄여 코드의 신뢰성을 높이는 효과가 있습니다.

 

코드의 가독성 향상

적절한 함수 이름을 통해 함수 내부 코드를 이해하지 않고도 함수의 역할을 파악할 수 있습니다.

 

함수 리터럴

자바스크립트의 함수는 객체 타입의 값이라 함수도 함수 리터럴로 생성할 수 있습니다. 일반 객체는 호출할 수 없지만 함수는 호출할 수 있습니다.

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

f(1 + 2); // 3

함수 리터럴의 구성 요소

구성 요소	설명
함수 이름	- 식별자라 식별자 네이밍 규칙을 준수해야 함 - 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자 - 생략이 가능해서 기명함수와 무명/익명 함수로 나눌 수 있음
매개변수 목록	- 0개 이상의 매개변수를 소괄호로 감싸고 쉼표로 구분 - 각 매배변수에는 함수를 호출할 때 지정한 인수가 순서대로 할당됨 - 함수 몸체 내에서 변수와 동일하게 취급되어 식별자 네이밍 규칙을 준수해야함
함수 몸체	- 함수가 호출되었을 때 일괄적으로 실행될 문들의 코드 블록 - 함수 호출에 의해 실행됨

 

함수 정의

함수를 호출하기 이전에 인수를 전달받을 매개변수와 실행할 문들, 그리고 반환할 값을 지정하는 것을 의미합니다. 함수를 정의하는 방법은 함수 선언문, 함수 표현식, Function 생성자 함수, 화살표 함수(ES6) 4가지 방법이 존재합니다.

 

함수 선언문

함수 리터럴과 동일한 형태지만 함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없습니다. 아래의 예시 처럼 자바스크립트 엔진은 생성된 함수를 호출하기 위해 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고, 거기에 함수 객체를 할당하기 때문입니다. 

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

 

 

 

함수 표현식

자바스크립트의 함수는 *일급 객체입니다. 따라서 함수 리터럴로 생성한 함수 객체를 변수에 할당할 수 있습니다.

 

 *일급 객체 : 자바스크립트의 함수는 값처럼 변수에 할당할 수도 있고 프로퍼티 값이 될 수도 있으며 배열의 요소가 될수도 있음. 이렇게 함수를 값처럼 자유롭게 사용할 수 있다는 의미로 일급 객체라 함.

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

위의 예시와 같이 함수 리터럴의 함수 이름은 생략해 익명 함수로 정의할 수 있습니다. 함수 선언문과 유사해 보이지만 함수 선언문은 "표현식이 아닌 문"이고, 함수 표현식은 "표현식인 문"이라는 차이점이 있어 정확히 동일하게 동작하지는 않습니다.

 

함수 생성 시점과 함수 호이스팅

 

함수 선언문은 함수 호이스팅이 발생하고 함수 표현식은 변수 호이스팅이 발생합니다.

console.dir(add); // f add(x,y)
console.dir(sub); // undefined

console.log(add(1, 2)); // 3
console.log(sub(1, 2)); // TypeError

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

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

• add()는 함수 선언문으로 정의한 함수로 런타임 이전에 함수 객체가 먼저 생성되고 자바스크립트 엔진은 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고 생성된 함수 객체를 할당합니다. 이처럼 함수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트의 고유 특징을 함수 호이스팅이라고 합니다. 따라서 add를 선언문 이전에 호출해도 정상 작동 합니다.
• sub()는 함수 표현식으로 정의한 함수로 변수가 변수 호이스팅을 통해 런타임 이전에 undefined로 초기화 되고 런타임에 평가되는 것처럼 함수 표현식의 함수 리터럴도 할당문이 실행되는 시점에 평가되어 함수 객체가 됩니다. 따라서 표현식 이전에 함수를 호출하면 TypeError가 발생합니다.

Function 생성자 함수

자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 함수로 매개변수 목록과 함께 몸체를 문자열로 전달하면서 new 연산자와 함께 호출하면 함수 객체를 생성하고 반환합니다.

var add = new Function('x', 'y', 'return x + y');

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

하지만 Function 생성자 함수 방식은 클로저를 생성하지 않는 등의 단점이 있어서 권장되지 않습니다.

 

화살표 함수

ES6에서 도입된 function 키워드 대신 화살표 => 를 이용해 좀더 간략하게 함수를 생성할 수 있는 방법입니다. 이때, 화살표 함수는 항상 익명 함수로 정의되며 *내부 동작 또한 간략화 되어있는 특징이 있습니다.

const add = (x,y) => x + y;

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

** 내부 동작 간략화 

• 화살표 함수는 생성자 함수로 사용할 수 없음
• 기존 함수와 this 바인딩 방식이 다름
• prototype 프로터티가 없고 arguments 객체를 생성하지 않음

 

함수 호출

함수를 호출하면 현재의 실행 흐름을 중단하고 호출된 함수로 실행 흐름을 옮기게 되고 매개변수에 인수가 순서대로 할당되고 함수 몸체의 문들이 실행됩니다.

 

함수를 가리키는 식별자와 한 쌍의 소괄호인 함수 호출 연자로 함수를 호출합니다. 이때 연산자 내에는 0개 이상의 인수를 쉼표로 구분해서 나열합니다. 또한 

 

매개변수와 인수

함수를 실행하기 위해 필요한 값을 함수 외부에서 함수 내부로 전달할 필요가 있는 경우, 매개변수를 통해 인수를 전달합니다. 이때 인수는 값으로 평가될 수 있는 표현식입니다.

function add(x,y) {
    console.log(x, y); // 1, 2
    return x + y;
}

var result = add(1,2); // result = 3
console.log(x, y); // ReferenceError

매개변수는 함수를 정의할 때 선언하며, 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 표현됩니다. 즉, 일반 변수와 마찬가지로 x와 y가 undefined로 초기화된 이후 인수가 순서대로 할당됩니다.

 

이때 주의할 점은 매개변수의 스코프는 함수 내부이기 때문에 함수 몸체 외부에서는 참조할 수 없습니다. 따라서 함수 외부에서 x,y를 참조하려 하면 위의 예시와 같이 ReferenceError가 발생됩니다.

 

function add(x,y) {
    console.log(x, y); // 1, undefined
    return x + y;
}

console.log(add(1)); // NaN

함수는 매개변수의 개수와 인수의 개수가 일치하는지 체크하지 않습니다. 따라서 인수가 부족해서 인수가 할당되지 않은 매개변수의 값은 undefined로 초기화 됩니다. 따라서 위의 예시는 1 + undefined의 결과인 NaN을 반환합니다.

 

function add(x,y) {
    console.log(arguments); // Arguments(3) [1,2,3, callee: f, Symbol(Symbol.iterator): f]
    return x + y;
}

console.log(add(1,2,3)); // 3

매개변수보다 인수가 더 많은 경우엔 초과된 인수는 무시됩니다. 하지만, 모든 인수는 암묵적으로 arguments 객체의 프로퍼티로 보관되기 때문에 arguments 객체는 가변 인자 함수를 구현할 때 유용하게 사용됩니다.

 

인수 확인

자바스크립트의 함수의 인수 확인 문제점

• 자바스크립트 함수는 매개변수와 인수의 개수가 일치하는지 확인하지 않음
• 자바스크립트는 동적 타입 언어로서 함수는 매개변수의 타입을 사전에 지정할 수 없음

인수 확인 해결법

• 함수를 정의할 때 적절한 인수가 전달되었는지 확인 ( 런타임에 에러가 발생)
• 타입스크립트와 같은 정적 타입을 선언할 수 있는 자바스크립트의 상위 확장을 도입 (컴파일 시점 방지)
• arguments 객체를 통해 인수 개수를 확인
• ES6에서 도입된 매개변수 기본값을 사용해 인수 체크 및 초기화를 간소화

 

매개변수의 최대 개수

이상적인 함수는 한 가지 일만 해야하며 가급적 작게 만들어야 합니다. 따라서 매개변수 개수는 적을 수록 좋고, 최대 3개 이상을 넘지 않는 것을 권장합니다. 만약, 그 이상의 매개변수가 필요하면 객체를 인수로 전달하는 것이 유리합니다.

// jQuery의 ajax 메서드에 객체를 인수로 전달하는 예
$.ajax({
    method: 'POST',
    url: '/user',
    data: { id: 1, name: 'Lee' },
    cache: false
});

• 프로퍼티 키만 정확히 지정하면 매개변수의 순서를 신경 쓰지 않아도 됨
• 프로퍼티 키(명시적으로 인수의 의미를 설명)를 사용해 가독성이 좋아지고 실수가 줄어듦
• 객체를 함수 내부에서 변경하면 외부 객체도 변경되는 부수 효과가 발생하는 단점

 

반환문

반환문은 return 키워드와 표현식으로 이뤄진 문으로 실행 결과를 함수 외부로 반환해줍니다.

• 반환문은 함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나감 (return문 이후 문은 무시됨)
• return 키워드 뒤에 오는 표현식을 평가해 반환
• 반환 표현식을 명시적으로 지정하지 않으면 undefined가 반환됨

 

참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

원시 값은 값에 의한 전달, 객체는 참조에 의한 절달 방식으로 동작합니다. 매개변수도 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급되기 때문에 타입에 따라 값에 의한 전달과 참조에 의한 전달 방식을 그대로 따르게 됩니다.

 

*원시 값과 객체의 비교에 대해서 자세히 알아보려면 아래글을 참고하세요.

https://j-su2.tistory.com/57

[JavaScript] 원시 값과 객체의 비교

function changeVal(primitive, obj) {
    primitive += 100;
    obj.name = 'Kim';
}

var num = 100;
var person = { name: 'Lee' };

changeVal(num, person);

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

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

따라서 위의 예시와 같이 num은 원시 값이기 때문에 변하지 않았지만, person은 변경 가능한 값인 객체이기 때문에 원본 값이 변경되는 부수 효과가 일어났습니다. 이러한 부수 효과는 복잡성을 증가시키고 가독성을 해치게 됩니다.

 

따라서 이를 해결하기 위해 함수형 프로그래밍 기법은 객체를 불변 객체인 *순수 함수형태로 만들어 객체의 상태 변경을 원천봉쇄하고 객체의 상태 변경이 필요한 경우에는 객체의 방어적 복사를 통해 원본 객체를 깊은 복사하여 새로운 객체를 생성하고 재할당을 통해 교체하여 부수 효과를 없앱니다.

 

*순수 함수 : 외부 상태를 변경하지 않고 외부 상태에 의존하지도 않는 함수

 

다양한 함수의 형태

즉시 실행 함수

함수 정의와 동시에 즉시 호출되는 함수

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

 

• 일반적으로 익명 함수를 사용
• 반드시 그룹 연산자( ... )로 감싸야함

 

재귀 함수

함수가 자기 자신을 호출하는 재귀 호출을 수행하는 함수

function countdown(n) {
    // 탈출 조건
    if(n < 0) { 
        return;
    }
    console.log(n);
    countdown(n - 1); // 재귀호출
}

countdown(10); // 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

• 반복되는 처리를 위해 사용
• 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 만드시 만들어야함 (스택 오버플로 에러 방지)
• 반복문을 사용하는 것보다 직관적으로 이해하기 쉬울 때 한정적으로 사용

 

중첩 함수

함수 내부에 정의된 함수로, 내부 함수라고도 합니다. 또한 중접 함수를 포함하는 함수는 외부 함수입니다.

function outer() {
    var x = 1;

    // 중첩 함수
    function inner() {
        var y = 2;
        // 외부 함수의 변수를 참조
        console.log(x + y); // 3
    }

    inner();
}

outer();

• 중첨 함수는 외부 함수 내에서만 호출 가능
• 주로 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수의 역할
• 외부 함수의 변수를 참조 할 수 있음

 

콜백 함수

함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를 의미합니다. 또한 매개변수를 통해 함수의 외부에서 콜백 함수를 전달받은 함수를 고차함수라고 합니다.

 

콜백 함수는 고차함수에 의해 호출되며 이때 고차 함수는 필요에 따라 콜백 함수에 인수를 전달할 수 있습니다.

function repaet(n, f) {
    for(var i=0;i<n;i++) {
        f(i);
    }
}

var logOdds = function(i) {
    if (i%2) console.log(i);
};

repeat(5,logOdds); // 1 3

• 콜백 함수도 고차 함수에 전달되어 헬퍼 함수의 역할을 함
• 고차 함수는 콜백 함수를 자신의 일부분으로 합성함
• 고차 함수는 매배변수를 통해 전달받은 콜백 함수의 호출 시점을 결정해 호출
• 비동기 처리에도 활용되는 패턴임
• 배열 고차 함수에서도 사용됨

 

순수 함수와 비순수 함수

자바스크립트는 멀티 패러다임 언어로서 객체지향 프로그래밍뿐만 아니라 함수형 프로그래밍을 적극적으로 활용합니다

함수형 프로그래밍은 순수 함수와 보조 함수의 조합을 통해 외부 상태를 변경하는 부수 효과를 최소화해서 불변성을 지향하는 프로그래밍 패러다임입니다. 순수 함수를 통해 부수 효과를 최대한 억제해 프로그램의 안정성을 높일 수 있습니다.

함수 종류	설명
순수 함수	- 부수 효과가 없음 (어떤 외부 상태에 의존하지도 않고 변경하지도 않음) - 동일한 인수가 전달되면 언제나 동일한 값을 반환함 - 일반적으로 최소 하나 이상의 인수를 전달받음 - 인수의 불변성을 유지함
비순수 함수	- 부수 효과가 있음 (외부 상태에 의존하거나 외부 상태를 변경함) - 상태 변화를 추적하기 어려워짐 - 코드의 복잡성을 증가시켜 가독성을 해치고, 오류 발생의 원인이 될 수 있음

 

 

*함수형 프로그래밍과 객체지향 프로그래밍 패러다임에 대한 자세한 내용은 아래글을 참고하세요.

https://j-su2.tistory.com/35?category=1033772 

[Design Pattern] OOP와 FP

 

 

 

[출처] 모던 자바스크립트 Deep Dive

https://wikibook.co.kr/mjs/

모던 자바스크립트 Deep Dive: 자바스크립트의 기본 개념과 동작 원리