12. 함수

12. 함수

2022. 10. 19. 21:52ㆍ기록/Modern JavaScript Deep Dive

함수란?

수학에서 함수는 입력(input)을 받아 출력(output)을 내보내는 일련의 과정을 정의한 것이다.

프로그래밍 언어에서 함수는 일련의 과정을 문(statement)으로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것이다.

함수 내부로 입력을 전달받는 변수를 매개변수(parameter), 입력을 인수 (argument), 출력을 반환값(return value)이라고 한다.

함수는 값이고 여러 개 존재할 수 있기 때문에 특정 함수를 구별하기 위해 식별자인 함수 이름을 사용할 수 있다.

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

// 함수 호출
var result = add(2, 5);

console.log(result); // 7

함수를 사용하는 이유

함수는 필요할 때 마다 몇 번이든 호출할 수 있기 때문에 코드의 재사용 측면에서 매우 유용하다.

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

함수 이름은 함수의 역할을 잘 설명해야 한다.

적절한 함수 이름은 코드의 가독성을 향상시킨다.

함수 리터럴

자바스크립트의 함수는 객체 타입의 값이기 때문에 함수 리터럴로 생성할 수 있다.

함수 리터럴은 function 키워드, 함수 이름, 매개변수 목록, 함수 몸체로 구성된다.

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

함수 이름

식별자 네이밍 규칙을 준수해야 한다.
함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자이다.
이름이 있는 함수를 기명함수, 이름이 없는 함수를 무명/익명 함수라고 한다.

매개변수 목록

0개 이상의 매개변수를 소괄호로 감싸고 쉼표로 구분한다.
각 매개변수에는 함수를 호출할 때 지정한 인수가 순서대로 할당된다.
매개변수는 함수 몸체 내에서 변수와 동일하게 취급된다. 그렇기 때문에 식별자 네이밍 규칙을 준수해야 한다.

함수 몸체

함수가 호출되었을 때 일괄적으로 실행될 문들을 하나의 실행 단위로 정의한 코드 블록이다.
함수 호출에 의해 실행된다.

함수 정의

함수를 정의하는 방법에는 4가지가 있다.

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

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

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

// 화살표 함수 (ES6)
var add = (x, y) => x + y;

1. 함수 선언문

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

함수 선언문은 함수 리터럴과 형태가 동일하지만 함수 이름을 생략할 수 없다.

함수 선언문을 실행하면 완료 값인 undefined 가 출력된다.

함수 선언문이 표현식이 아닌 문이기 때문이다.

만약 함수 선언문이 표현식인 문이라면 표현식이 평가되어 생성된 함수가 출력되어야 한다.

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

// 함수 호출
console.log(add(2, 5));

함수 선언문은 표현식이 아닌 문이기 때문에 변수에 할당할 수 없다.

하지만 함수 선언문이 변수에 할당되는 것처럼 보인다.

그 이유는 자바스크립트 엔진이 코드의 문맥에 따라서 기명 함수 리터럴을 다르게 해석하기 때문이다.

기명 함수 리터럴 단독 사용: 함수 선언문으로 해석
기명 함수 리터럴이 값으로 평가되어야 하는 문: 함수 리터럴 표현식으로 해석

// 기명 함수 리터럴을 단독으로 사용하면 함수 선언문으로 해석된다.
// 함수 선언문에서는 함수 이름을 생략할 수 없다.
function foo() {
  console.log('foo');
}

foo(); // foo

// 그룹 연산자 내에 있는 함수 리터럴은 함수 리터럴 표현식으로 해석된다.
// 함수 리터럴에서는 함수 이름을 생략할 수 있다.
(function bar() {
  console.log('bar');
})

bar(); // ReferenceError: bar is not defined

함수 선언문과 함수 리터럴 표현식은 함수가 생성되는 것은 동일하지만 함수를 생성하는 내부 동작에는 차이가 있다.

위 코드에서 함수 선언문으로 생성된 foo 는 호출할 수 있지만 함수 리터럴 표현식으로 생성된 bar 는 호출할 수 없다.

함수 리터럴에서 함수 이름은 함수 몸체 내에서만 유효하기 때문에 함수 몸체 외부에서 참조할 수 없기 때문이다.

자바스크립트 엔진은 함수 선언문으로 생성된 함수를 호출하기 위해서

함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고, 거기에 함수 객체를 할당한다.

함수는 함수 이름으로 호출하는 것이 아니라 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출한다.

자바스크립트 엔진은 함수 선언문을 함수 표현식으로 변환해서 함수 객체를 생성한다고 생각하면 된다.

함수 선언문

함수 생성 가능
함수 이름 생략 불가능
자바스크립트 엔진이 암묵적으로 함수 이름으로 된 식별자를 생성함
식별자를 통해 외부에서 호출 가능

함수 리터럴

함수 생성 가능
함수 이름 생략 가능
함수 이름은 함수 몸체 내에서만 유효함
식별자가 없기 때문에 외부에서 호출 불가능

2. 함수 표현식

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

함수 리터럴로 생성한 함수 객체를 변수에 할당하는 방식을 함수 표현식 이라고 한다.

일반적으로 함수 표현식의 함수 리터럴은 함수 이름을 생략한다.

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

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

// 함수 이름으로 호출하면 ReferenceError 발생
// 함수 이름은 함수 몸체 내부에서만 유효한 식별자
console.log(foo(2, 5));

함수를 호출할 때는 함수 이름이 아니라 함수 객체를 가리키는 식별자를 사용해야 한다.

함수 이름은 함수 몸체 내부에서만 유효한 식별자이기 때문이다.

3. 함수 생성 시점과 함수 호이스팅

// 함수 참조
console.dir(add); // ƒ add(x, y)
console.dir(sub); // undefined

// 함수 호출
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 코드에서 add 함수는 선언문 이전에 참조가 가능하다.

함수 선언문이 코드의 최상단으로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 함수 호이스팅 이라고 한다.

변수 선언문

런타임 이전에 실행되어 식별자를 생성함
var 키워드로 선언된 변수는 undefined 로 초기화됨
변수 선언문 이전에 참조하면 변수 호이스팅에 의해 undefined 로 평가됨

함수 선언문

런타임 이전에 실행되어 식별자를 생성함
암묵적으로 생성된 식별자는 함수 객체로 초기화됨
함수 선언문 이전에 호출하면 함수 호이스팅에 의해 호출 가능

함수 표현식

런타임 이전에 변수 선언이 실행되어 식별자를 생성하고 undefined 로 초기화됨
런타임에 함수 리터럴이 평가되어 함수 객체가 되고 변수에 할당됨
함수 호이스팅이 아니라 변수 호이스팅이 발생함
함수 표현문 이전에 참조하면 undefined 로 평가되어 타입 에러 발생

함수 호이스팅은 함수를 호출하기 전에 반드시 함수를 선언해야 한다는 당연한 규칙을 무시한다.

그렇기 때문에 json 을 만든 더글라스 크락포드는 함수 선언문 대신 함수 표현식을 사용할 것을 권장한다.

4. Function 생성자 함수

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

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

자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 함수인 Function 생성자 함수에

매개변수 목록과 함수 몸체를 문자열로 전달하면서 new 연산자와 함께 호출하면 함수 객체를 생성해서 반환한다.

이러한 방식은 일반적이지 않고 바람직하지도 않다.

또한 Function 생성자 함수로 생성한 함수는 함수 선언문이나 함수 표현식으로 생성한 함수와 동일하게 동작하지 않는다.

5. 화살표 함수

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

ES6 에서 도입된 화살표 함수는 function 키워드 대신에 화살표를 사용해서 좀 더 간략하게 함수를 선언할 수 있다.

화살표 함수는 항상 익명 함수로 정의한다.

함수 호출

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

함수 호출 연산자 내에는 0개 이상의 인수를 쉼표로 구분해서 나열한다.

함수 호출 시 일어나는 일

현재 실행 흐름 중단
호출된 함수로 실행 흐름을 옮김
매개변수에 인수가 순서대로 할당됨
함수 몸체의 문들이 실행됨

1. 매개변수와 인수

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

// 함수 호출
// 1, 2는 인수
// 인수 1과 2가 매개변수 x와 y에 순서대로 할당되고 함수 몸체의 문들이 실행됨
var result = add(1, 2);

매개변수

함수를 정의할 때 선언
함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급됨
함수 몸체 외부에서 참조 불가능 (유효범위가 함수 내부이기 때문)

인수

값으로 평가될 수 있는 표현식
함수를 호출할 때 지정
개수와 타입에 제한이 없음

함수 호출 시 매개변수

함수 몸체 내에서 암묵적으로 매개변수가 생성됨
매개변수가 undefined 로 초기화됨
매개변수에 인수가 순서대로 할당됨

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

console.log(add(2)); // 2 + undefined === NaN

함수는 매개변수의 개수와 인수의 개수가 일치하는지 체크하지 않는다.

인수 개수 < 매개변수 개수

나머지 매개변수의 값은 undefined 가 됨

인수 개수 > 매개변수 개수

나머지 인수는 어느 매개변수에도 할당되지 않음

암묵적으로 arguments 객체의 프로퍼티로 보관됨

2. 인수 확인

자바스크립트 함수는 매개변수의 타입을 사전에 지정할 수 없다.

따라서 함수를 정의할 때 적절한 인수가 전달되었는지 확인할 필요가 있다.

typeof 연산자로 매개변수 타입 확인
argument 객체를 통해 인수의 개수 확인
단축 평가를 사용해 매개변수에 기본값 할당
- a = a || 0;
ES6 에서 도입된 매개변수 기본값 사용
- function add (a = 0) {}
- 인수를 전달하지 않은 경우 / undefined 를 전달한 경우에만 유효함

3. 매개변수의 최대 개수

매개변수는 최대 3개 이상을 넘지 않는 것이 좋다.

만약 그 이상의 매개변수가 필요할 경우에는 하나의 매개변수를 선언하고 객체를 인수로 전달하는 것이 바람직하다.

객체를 인수로 사용하면 프로퍼티 키만 지정하면 매개변수의 순서를 신경쓰지 않아도 된다.

주의할 것은 함수 내부에서 전달받은 객체를 변경하면 함수 외부의 객체까지 변경될 수 있다는 것이다.

4. 반환문

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

// 함수 호출은 반환값으로 평가됨
var result = multiply(3, 5);
console.log(result); // 15

함수는 return 키워드와 표현식(반환값) 으로 이루어진 반환문을 사용해 실행 결과를 함수 외부로 반환할 수 있다.

생략 가능
함수 몸체 내부에서만 사용 가능
전역에서 사용하면 문법에러 발생 (SyntaxError: illegal return statement)

반환문의 역할

함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나감
- 반환문 이후에 다른문은 무시됨
return 키워드 뒤에 오는 표현식을 평가해서 반환함
- 표현식을 지정하지 않으면 undefined 를 반환함

참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

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

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

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

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

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

원시 타입 인수

원시 타입 인수는 값 자체가 복사되어 매개변수에 전달됨 (값에 의한 전달)
함수 몸체에서 그 값을 변경해도 원본은 훼손되지 않음

객체 타입 인수

객체 타입 인수는 참조 값이 복사되어 매개변수에 전달됨 (참조에 의한 전달)
함수 몸체에서 참조 값을 통해 객체를 변경하면 원본이 훼손됨

이러한 문제는 객체를 불변 객체로 만들어 사용하면 해결할 수 있다.

다양한 함수의 형태

1. 즉시 실행 함수

// 익명 즉시 실행 함수
(function (a, b) {
  a += 3;
  b += 5;
  return a + b;
}());

함수 정의와 동시에 즉시 호출되는 함수
단 한번만 호출되며 다시 호출할 수 없음
일반적으로 익명 함수를 사용함
그룹 연산자 내의 함수는 함수 리터럴로 평가되어 함수 객체가 생성됨
일반 함수처럼 값을 반환할 수 있고 인수를 전달할 수 있음
변수나 함수 이름의 충돌을 방지할 수 있음

2. 재귀 함수

function countdown(n) {
  if (n < 0) return;
  console.log(n);
  countdown(n - 1); // 재귀 호출
}

자기 자신을 호출하는 함수
반복되는 처리를 반복문 없이 구현할 수 있음
함수 내부에서 이름/식별자로 호출 가능 (함수 이름은 함수 몸체 내부에서만 유효하기 때문)
함수 외부에서 식별자로만 호출 가능
탈출 조건을 반드시 만들어야 함
대부분 for/while 문으로 구현 가능

3. 중첩 함수 (내부 함수)

function outer() {
  var x = 1;
  
  function inner() {
    var y = 2;
    
    // 외부 함수의 변수 참조 가능
    console.log(x + y); // 3
  }
  
  inner();
}

outer();

함수 내부에 정의된 함수
중첩 함수를 포함하는 함수를 외부 함수라고 함
외부 함수 내부에서만 호출 가능
자신을 포함하는 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수의 역할을 함

4. 콜백 함수

// 외부에서 전달받은 f를 n만큼 반복해서 호출함
function repeat(n, f) {
  for (var i = 0; i < n; i++) {
    f(i); // i를 전달하면서 f호출
  }
}

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

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

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

// 반복 호출할 함수를 인수로 전달함
repeat(5, logOdds); // 1 3

공통된 로직은 미리 정의해두고, 변경되는 로직은 함수 외부에서 내부로 전달하는 코드이다.

여기서 공통적인 로직은 repeat 함수이고 이것은 고차 함수이다.

변경되는 로직은 logAll, logOdds 함수이고 이것은 콜백 함수이다.

콜백함수

함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수
고차 함수에 전달되어 헬퍼 함수의 역할을 함
고차 함수에 전달할 때 함수를 호출하지 않고 함수 데이터 자체를 전달해야 함
함수형 프로그래밍 패러다임, 비동기 처리, 배열 고차 함수에 사용되는 중요한 패턴

고차함수

매개변수를 통해 함수의 외부에서 콜백 함수를 전달받은 함수
콜백 함수를 자신의 일부분으로 합성함

// 익명 함수 리터럴은 repeat 함수를 호출할 때마다 평가되어 함수 객체를 생성함
repeat(5, function (i) {
  if (i % 2) console.log(i);
});
// 1 3

콜백 함수가 고차 함수 내부에서만 호출될 경우

콜백 함수를 익명 함수 리터럴로 정의하면서 바로 고차 함수에 전달함
고차 함수를 호출할 때마다 익명 함수 리터럴이 평가되어 함수 객체를 생성함

// logOdds 함수는 단 한 번만 생성됨
var logOdds = function (i) {
  if (i % 2) console.log(i);
}

// 고차 함수에 함수 참조 전달
repeat(5, logOdds); // 1 3

콜백 함수를 다른 곳에서도 호출할 필요가 있거나, 콜백 함수를 전달받는 함수가 자주 호출될 경우

함수 외부에서 콜백 함수를 정의한 후에 함수 참조를 고차 함수에 전달함
함수 객체가 단 한번만 생성됨

5. 순수 함수와 비순수 함수

// 현재 카운트
var count = 0;

// 순수 함수
// 동일한 인수가 전달되면 항상 동일한 값을 반환함
function increase(n) {
  return ++n;
}

// 순수 함수가 반환한 값을 변수에 재할당
count = increase(count);
console.log(count); // 1

순수 함수

외부 상태에 의존하지 않고 외부 상태를 변경하지도 않음 (= 부수 효과가 없는 함수)
외부 상태와 상관없이 동일한 인수가 전달되면 항상 동일한 값을 반환함
내부 상태에만 의존한다 해도 그 내부 상태가 변화하는 값이라면 순수 함수가 아님 (현재 시간 등)
일반적으로 하나 이상의 인수를 전달받고, 그 인수의 값을 변경하지 않음

// 현재 카운트
var count = 0;

// 비순수 함수
// 외부 상태에 의존하며 외부 상태를 변경함
function increase() {
  return ++count;
}

// 외부 상태가 변경됨
increase();
console.log(count); // 1

비순수 함수