모던 자바스크립트 Deep Dive / 12장 함수

함수란?

함수는 자바스크립트에서 가장 중요한 핵심 개념이다.

모든 핵심 개념들은 함수와 깊은 관련이 있다. 따라서 함수는 자바스크립트를 정확히 이해하고 사용하기 위해 피해갈 수 없는 핵심 중의 핵심이라고 할 수 있다.

 

프로그래밍 언어의 함수는 일련의 과정을 문으로 구현하고 코드 블록으로 감싸서

하나의 실행 단위로 정의한 것이다.

함수는 입력을 받아서 출력을 내보내는데 이때 함수 내부로 입력을 전달받는 변수를 매개변수,

입력을 인수, 출력을 반환값 이라 한다.

 

함수는 여러 개 존재할 수 있으므로 식별자로 함수 이름을 사용할 수 있고, 함수 정의를 통해 생성한다.

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

 

함수는 정의만으로 실행되지 않는다.

인수를 매개변수를 통해 함수에 전달하면서 함수의 실행을 명시적으로 지시해야 한다.

이를 함수 호출 이라 한다.

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

 

함수를 사용해야 하는 이유

함수는 필요할 때 여러 번 호출할 수 있고 실행 시점을 개발자가 결정할 수 있다.

동일한 작업을 반복적으로 수행해야 한다면 함수를 작성해 같은 코드를 중복으로 여러 번 작성하는 것을 피할 수 있다. 이러한 이유로 함수는 코드의 재사용 측면에서 매우 유용하다.

 

반복되는 작업에 중복된 코드를 여러번 작성한다면 코드를 수정해야 할 때 시간이 증가하고, 중복 입력하는 과정에서 실수가 일어날 수 도 있다. 코드의 중복을 억제하고 재사용성을 높이는 함수는 유지보수의 편리성을 높이고 실수를 줄여 코드의 신뢰성을 높이는 효과 또한 있다.

 

함수는 객체 타입의 값이기에 식별자를 붙일 수 있고 변수 이름과 마찬가지로 자신의 역할을 잘 설명해야 한다. 적절한 함수 이름은 내부 코드를 이해하지 않고도 역할을 이해할 수 있게 도와 코드의 가독성을 향상 시킨다.

 

함수 리터럴

함수 리터럴은 function 키워드, 함수 이름, 매개 변수 목록, 함수 몸체로 구성된다.

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

 

함수 리터럴은 변수에 할당할 수 있다.

리터럴은 사람이 이해할 수 있도록 값을 생성하는 표기 방식을 말한다.

즉 리터럴은 값을 생성하기 위한 표기법이다. 따라서 함수 리터럴도 평가되어 값을 생성하며

이 값은 객체다. 즉 함수는 객체다.

함수는 일반 객체와 달리 호출할 수 있다. 그리고 일반 객체에는 없는 고유한 프로퍼티를 갖는다.

 

함수 정의

정의된 함수는 자바스크립트 엔진에 의해 평가되어 함수 객체가 된다.

함수를 정의하는 방법에는 4가지가 있다.

함수 정의 방식	예시
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;

 

함수 선언문

함수 리터럴은 이름을 생략할 수 있으나 함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없다.

함수 선언문은 표현식이 아닌 문이다.

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

 

이름이 있는 기명 함수 리터럴은 코드 문맥에 따라 함수 선언문으로 해석되기도 한다.

함수 선언문과 함수 리터럴은 둘 다 함수를 생성하는것은 동일하지만

생성하는 내부 동작에서 차이가 있다.

 

함수 리터럴은 위에서 보았듯 함수 이름은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자다.

이는 몸체 외부에서 함수를 호출할 수 없다는 의미다. 즉 함수를 가리키는 식별자가 없다는 것과 마찬가지다.

 

하지만 함수 선언문으로 함수를 생성할 시에

자바스크립트 엔진은 생성된 함수를 호출하기 위해 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고, 거기에 함수 객체를 할당한다.

let add/*식별자*/ = function add/*함수 이름*/(x, y) {
  return x + y;
};

console.log(add/*식별자*/(1, 2));

 

함수 선언문을 의사 코드로 표현하면 이렇다.

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

 

함수 표현식

함수는 객체 타입의 값이며 변수에 할당할 수도 있고 프로퍼티 값이 될 수 있으며

배열의 요소가 될 수도 있다. 이처럼 값의 성질을 갖는 객체를 일급 객체라 하며

자바스크립트 함수는 일급 객체다.

 

함수가 일급 객체라는 것은 함수를 자유롭게 사용할 수 있다는 의미이므로

함수 리터럴로 생성한 함수 객체를 변수에 할당할 수 있다.

이러한 함수 정의 방식을 함수 표현식이라 한다.

let add = function foo(x, y) {
  return x + y;
};
console.log(add(1, 2)); // 3
console.log(foo(1, 2)); // ReferenceError: foo is not defined

 

함수 리터럴로 생성한 함수 객체를 add 변수에 할당했으므로

add 호출 시 정상 작동하지만 foo 호출 시 참조 에러가 발생한다.

위에서 얘기한 함수 이름은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자다 라는 함수 리터럴의 규칙 때문이다.

 

함수 선언문은 "표현식이 아닌 문" 이고

함수 표현식은 "표현식인 문" 이다. 따라서 이러한 미묘한 차이가 있다.

 

함수 생성 시점과 함수 호이스팅

함수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 함수 호이스팅 이라 한다. 호이스팅 부분에서도 위 둘은 차이가 있다.

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

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

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

 

이는 둘의 함수 생성 시점이 다르기 때문인데,

함수 선언문은 코드의 런타임 이전에 엔진에 의해 먼저 실행되므로

코드가 한줄씩 순차적으로 실행되는 런타임에는 이미 객체가 생성되어 있고 함수 이름과 동일한 식별자에 할당까지 완료된 상태다.

 

그러나 함수 표현식은 변수에 할당되는 문이기에

변수 할당문의 값은 런타임에 평가되므로 할당문이 실행되는 시점에 평가되어 함수 객체가 된다. 따라서 함수 표현식으로 함수를 정의하면 함수 호이스팅이 아니라 변수 호이스팅이 발생한다.

 

Function 생성자 함수

자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 함수인 Function 생성자 함수에

매개변수 목록과 함수 몸체를 문자열로 전달하면서 new 연산자와 함께 호출하면

함수 객체를 생성해서 반환한다.

let add = new Function("x", "y", "return x+y"); // new 생략 가능
console.log(add(1, 2)); // 3

 

생성자 함수로 함수를 생성하는 방식은 일반적이지 않으며 바람직하지도 않다.

생성자 함수로 생성 시에는 클로저를 생성하지 않는 등 다르게 동작하는데,

일단은 Function 생성자로 생성한 함수는 동일하게 동작하지 않는다는 점만 알고 가자.

 

화살표 함수

ES6에서 도입된 화살표 함수는 function 키워드 대신 화살표 => 를 사용해

좀더 간략한 방법으로 함수를 선언할 수 있다. 화살표 함수는 항상 익명 함수로 정의한다.

const add = (x, y) => {
  return x + y;
};

 

화살표 함수는 기존의 함수보다 내부 동작 또한 간략화 되어 있는데

이는 26장에서 배우고 지금은 넘어가자.

 

함수 호출

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

함수 호출 시 현재의 실행 흐름을 중단하고 호출된 함수로 실행 흐름을 옮긴다. 이때 매개변수에 인수가 순서대로 할당되고 함수 몸체의 문들이 실행되기 시작한다.

매개변수와 인수

함수는 매개변수(인자)를 통해 인수를 전달한다.

인수는 값으로 평가될 수 있는 표현식이어야 하고 함수를 호출할 때 지정하는데

개수와 타입에 제한이 없다.

 

매개변수는 함수를 정의할 때 선언하며, 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급된다.

즉 함수가 호출될 때 함수 몸체에서 암묵적으로 매개 변수 생성 후 일반 변수와 같이 undefined로 초기화되고 순서대로 인수가 할당된다.

매개변수의 스코프는 함수 내부다.

 

함수는 매개변수의 개수와 인수의 개수가 일치하는지 체크하지 않는다.

인수가 할당되지 않은 매개변수는 undefined 값을 갖는다.

매개변수보다 인수가 더 많은 경우 초과된 인수는 무시되는데

그냥 버려지는것이 아닌 arguments 객체의 프로퍼티로 보관된다.

arguments 객체는 함수를 정의할 때 매개변수 개수를 확정할 수 없는 

가변 인자 함수를 구현할 때 유용하다.

 

인수 확인

1. 자바스크립트 함수는 매개변수와 인수의 개수가 일치하는지 확인하지 않는다.
2. 자바스크립트는 동적 타입 언어다. 따라서 자바스크립트 함수는 매개변수의 타입을 사전에 지정할 수 없다.

위의 이유들로 함수를 정의할 때 적절한 인수가 전달되었는지 확인할 필요가 있다.

이때 단축 평가나 매개변수 기본값을 이용하면 인수 체크 및 초기화를 간소화할 수 있다.

function add(x, y) {
  x = x || 0;
  y = y || 0;
  return x + y;
} // 단축 평가

function add(x = 0, y = 0) {
  return x + y;
} // 매개변수 기본값

 

매개변수의 최대 개수

ECMAScript 사양에서는 매개변수의 최대 개수에 대해 명시적으로 제한하고 있지 않다.

매개변수는 순서에 의미가 있는데 매개변수가 많아지면 함수를 호출할 때

전달해야 할 인수의 순서를 고려해야 해 함수의 사용을 어렵게 한다.

이로인해 함수의 매개변수는 적을수록 좋다. 매개변수의 개수가 많다는 것은 함수가 여러 가지 일을 한다는 증거이므로 바람직하지 않다. 이상적인 함수는 한 가지 일만 해야 하며 가급적 작게 만들어야 한다.

따라서 매개변수는 최대 3개 이상을 넘지 않는 것을 권장한다.

그 이상의 매개변수가 필요하다면 객체를 인수로 전달하는 것이 바람직하다.

 

반환문

함수는 return 키워드와 표현식(반환값)으로 이뤄진 반환문을 사용해

실행 결과를 함수 외부로 반환할 수 있다.

함수 호출은 표현식이다.

함수 호출 표현식은 return 키워드가 반환한 표현식의 평가, 즉 반환값으로 평가된다.

반환문은 두 가지 역할을 한다.

1. 함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나간다.
2. return 키워드 뒤에 오는 표현식을 평가해 반환한다.

return 문은 생략될 수 있는데,

생략시에는 마지막 줄 까지 실행 후 암묵적으로 undefined를 반환한다.

 

참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

함수 몸체 내부의 매개변수는 변수와 동일하게 취급되므로 매개변수 또한

타입에 따라 값에 의한 전달, 참조에 의한 전달 방식을 그대로 따른다.

function change(primitive, obj) {
  primitive += 100;
  obj.name = "Lee";
}

let num = 100;
let person = {
  name: "Kim",
};

change(num, person);

console.log(num); // 100
console.log(person); // { name: 'Lee' }

 

위의 코드를 살펴보면 원시값인 num과 객체인 person을 change 함수에 전달하고

change 함수는 두 값을 변경하는 동작을 한다.

함수 호출 후 확인해보면 원시 값은 변하지 않고 객체 값만 변한걸 알 수 있다.

 

원시 타입 값은 값 자체가 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 그 값을 변경해도 원본은 훼손되지 않지만, 객체 타입은 참조값이 전달되기 때문에 함수 몸체에서 참조 값을 통해 객체를 변경할 경우 원본이 훼손된다.

 

이처럼 함수가 외부의 상태를 변경하면 상태 변화를 추적하기 어려워져

코드의 복잡성을 증가시키고 가독성을 해치는 원인이 된다.

매개변수가 많을 시 객체로 전달하는 방법에도 부작용이 있는 것이다.

 

이러한 문제의 해결 방법 중 하나는 객체를 불변 객체로 만들어 사용하는 것이다.

const immutable = {
  name: "Kim",
};

Object.freeze(immutable);

immutable.name = "Lee";

console.log(immutable);

 

이처럼 Object.freeze() 메서드를 사용하면 불변 객체화 되어

객체를 수정하는 동작을 무시한다.

그러나 불변 객체도 재할당은 가능하므로 const를 사용해 선언해주도록 하자.

 

다양한 함수의 형태

즉시 실행 함수

함수 정의와 동시에 즉시 호출되는 함수를 즉시 실행 함수라고 한다.

즉시 실행 함수는 단 한번만 호출되며 다시 호출할 수 없다.

(function () {
  let a = 1;
  let b = 2;
  return a * b;
}());

 

한번 호출 후 다시 호출할 수 없기에 익명 함수를 사용하는 것이 일반적이다.

즉시 실행 함수를 사용하기 위해서는 함수를 그룹 연산자(...)로 묶어야하는데

먼저 함수 리터럴을 평가해서 함수 객체를 생성하기 위해서다.

즉시 실행 함수 내에 코드를 모아 두면 혹시 있을 수도 있는 변수나 함수 이름의 충돌을 방지할 수 있다.

 

재귀 함수

함수가 자기 자신을 호출하는 것을 재귀 호출(recursive call)이라 한다.

재귀 함수는 자기 자신을 호출하는 행위, 즉 재귀 호출을 수행하는 함수를 말한다.

function countdown(n) {
  if (n == 0) return;
  console.log(n);
  countdown(n - 1);
}

 

팩토리얼은 재귀 함수로 간단히 구현할 수 있다.

function factorial(n) {
  if (n <= 1) return 1;
  return n * factorial(n - 1);
}

 

재귀 함수는 자신을 무한 재귀 호출한다.

따라서 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 반드시 만들어야 한다.

재귀 함수는 반복되는 처리를 반복문 없이 구현할 수 있다는 장점이 있지만

무한 반복에 빠질 위험이 있고 이로 인해 스택 어보플로 에러를 발생시킬 수 있다.

따라서 재귀 함수는 반복문보다 재귀 함수가 직관적으로 이해하기 쉬울 때만 한정적으로 사용하는 것이 바람직하다.

 

중첩 함수

함수 내부에 정의된 함수를 중첩 함수 또는 내부 함수라 한다.

그리고 중첩 함수를 포합하는 함수는 외부 함수라 부른다.

중첩 함수는 외부 함수 내부에서만 호출할 수 있고 일반적으로 외부 함수를 돕는

헬퍼 함수(helper function)의 역할을 한다.

function outer() {
  let x = 1;

  function inner() {
    let y = 2;
    console.log(x + y);
  }
  inner();
}
outer();

 

ES6부터 함수 정의는 문이 위치할 수 있는 문맥이라면 어디든지 가능하다.

if 문이라 for 문 등의 코드 블록 내에서도 정의할 수 있는데, 호이스팅으로 혼란이 발생할 수 있으므로 주의하자.

 

콜백 함수

함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를 콜백함수라고 하며,

매개변수를 통해 외부에서 콜백 함수를 전달바든 함수를 고차 함수라고 한다.

사용 방식을 보자면 변하지 않는 공통 로직은 미리 정의해두고(고차 함수)

경우에 따라 변경되는 로직은(콜백함수) 외부에서 함수 내부로 전달하는 것이다.

function repeat(n, f) {
  for (i = 1; i <= n; i++) {
    f(i);
  }
}

function f(n) {
  if (n % 2) console.log(n);
}

repeat(10, f); // 1 3 5 7 9

 

콜백 함수도 고차 함수에 전달되어 헬퍼 함수의 역할을 한다.

콜백 함수는 외부에서 주입되기 때문에 자유롭게 교체할 수 있는 장점이 있다.

고차 함수는 콜백 함수를 자신의 일부분으로 합성한다.

 

콜백 함수는 고차 함수에 의해 호출되며 이때 고차 함수는 필요에 따라

콜백 함수에 인수를 전달할 수 있다.

 

고차 함수 내부에서만 호출된다면 콜백 함수는 익명 함수 리터럴로 정의하면서 곧바로 고차 함수에 전달하는 것이 일반적이다.

function repeat(n, f) {
  for (i = 1; i <= n; i++) {
    f(i);
  }
}

repeat(10, function (i) {
  if (i % 2) console.log(i);
});

 

콜백 함수를 전달받는 함수가 자주 호출된다면 외부에서 콜백 함수를 정의한 후

함수 참조를 고차 함수에 전달하는 편이 효율적이다.

 

콜백 함수는 함수형 프로그래밍 패러다임뿐만 아니라 비동기 처리(이벤트 처리, Ajax 통신, 타이머 함수 등)에 활용되는 중요한 패턴이다.

 

순수 함수와 비순수 함수

외부 상태에 의존하지 않고 변경하지도 않는, 즉 부수 효과가 없는 함수를 순수 함수라 하고, 외부상태에 의존하거나 외부 상태를 변경하여 부수 효과가 있는  함수를 비순수 함수라고 한다.

// 순수 함수
let count = 0;

function increase(n) {
  return ++n;
}

// 순수 함수가 반환한 결과값을 변수에 재할당해 상태 변경
count = increase(count);
console.log(count); // 1

 

순수 함수는 동일한 인수가 전달되면 언제나 동일한 값을 반환하는 함수다.

함수 내부 상태에만 의존해도 호출 될때마다 변화하는 값 ex) 현재시간 이라면 순수함수가 아니다.

순수 함수는 인수를 변경하지 않는 것이 기본이라 인수의 불변성을 유지한다.

 

// 비순수 함수
let count = 0;

function increase(n) {
  return ++count; // 외부 상태에 의존하며 외부 상태를 변경
}

increase(count);
console.log(count); // 1

 

그와 달리 외부 상태에 따라 반환값이 달라지는 함수,

외부 상태에 의존하는 함수를 비순수 함수라고 한다.

외부 상태에는 전역 변수, 서버 데이터, 파일, Console, DOM 등이 있다.

 

함수가 외부 상태를 변경하면 상태 변화를 추적하기 어려워진다.

따라서 함수 외부 상태의 변경을 지양하는 순수 함수를 사용하는 것이 좋다.