[JavaScript] 함수

함수란

프로그래밍 언어의 함수란?

입력^input을 받아 출력^output을 내보내는 일련의 과정을 문으로 구현하고 코드 블록으로 감싸 하나의 실행 단위로 정의한 것을 말한다.

함수는 함수 정의를 통해 생성하고, 함수 호출을 통해 실행 및 실행 결과를 반환한다.

# 함수의 구성 요소

• 매개변수^parameter: 함수 내부로 입력을 전달받는 변수
• 인수^argument: 입력
• 반환값^{return value}: 출력

# 함수를 사용하는 이유

1. 코드 재사용성
2. 유지보수 편의성
3. 코드 신뢰성
4. 코드 가독성 — 적절한 함수 이름(식별자)을 통해 함수의 역할 파악

함수 리터럴

자바스크립트의 함수는 객체 타입의 값이므로, 함수 리터럴로 생성할 수 있다.

※ 주의: 일반 객체는 호출할 수 없지만 함수는 호출할 수 있다.

// 변수에 함수 리터럴 할당
let doPlus = function add(x, y) {
  return x + y;
};

# 함수 리터럴의 구성 요소

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

함수 정의

함수 정의란 함수를 호출하기 이전에 인수를 전달받을 매개변수와 실행할 문들, 반환할 값을 지정하는 것을 말한다. 함수를 정의하는 방법에는 아래 4가지가 있다.

1. 함수 선언문
2. 함수 표현식
3. Function 생성자 함수
4. 화살표 함수 (ES6)

1. 함수 선언문

function square(x) {
  return x**2;
}
// 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성 후 함수 객체 할당
// 즉, 함수 이름으로 호출하는 것이 아닌 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출하는 것

• 함수 이름 생략 불가
• 표현식이 아닌 문
• 함수 리터럴과 동일한 형태
  • 함수 선언문으로 해석: 가명 함수 리터럴을 단독으로 사용(피연산자로 사용 X)
  • 함수 리터럴 표현식으로 해석: 변수 할당, 피연산자로 사용

2. 함수 표현식

let square = function(x) {
  return x**2;
};

• 함수 리터럴로 생성한 함수 객체를 변수에 할당

  자바스크립트 함수는 일급 객체, 값처럼 사용 가능

• 표현식인 문
• 함수 표현식의 함수 리터럴은 일반적으로 함수 이름을 생략

  ※ 주의: 함수 이름이 아닌 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출

  // 가명 함수 표현식
  let square = function foo(x) {
    return x**2;
  };
   
  // 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출
  square(2);
   
  // 함수 이름으로 호출
  foo(2); // ReferenceError

# 함수 생성 시점과 함수 호이스팅

함수 호이스팅은 함수 선언문이 코드의 최상단으로 옮겨진 것처럼 동작하는 특징을 말한다.

함수 선언문으로 정의한 함수와 함수 표현식으로 정의한 함수는 서로 생성 시점이 다르다.

• 함수 표현식
  • 함수 리터럴은 런타임(할당문이 실행되는 시점)에 평가되어 함수 객체가 된다.
  • 변수 호이스팅 발생, 함수 표현식 이전 undefined로 평가(타입 에러 발생)
• 함수 선언문
  • 런타임 이전에 함수 객체 먼저 생성
  • 함수 호이스팅 발생, 함수 선언문 이전에 참조 및 호출 가능

함수 호출 전 반드시 함수를 선언해야 한다. 따라서, 함수 선언문 대신 함수 표현식 사용을 권장한다.

3. Function 생성자 함수

// Function: 자바스크립트가 기본으로 제공하는 빌트인 함수
let square = new Function('x', 'return x**2');

• Function 생성자 함수에 매개변수 목록과 함수 몸체를 문자열로 전달, new 연산자와 함께 호출시 함수 객체 생성 및 반환
  • new 연산자 없이 호출해도 결과 동일
• 일반적인 방식 X, 함수 선언문이나 함수 표현식으로 생성한 함수와 다르게 동작 — 클로저 생성 X

4. 화살표 함수 (ES6)

let square = (x) => x**2;

• function 키워드 대신 화살표(=>) 사용
• 항상 익명 함수로 정의
• 간략한 표현 및 내부 동작
  • 생성자 함수로 사용 불가
  • 기존 함수와 다른 this 바인딩 방식
  • prototype 프로퍼티 X
  • arguments 객체 생성 X

함수 호출

foo(1, 2, 3);
// 함수 호출 연산자 () 내에 인수를 쉼표로 구분해서 나열

함수를 가리키는 식별자와 한 쌍의 소괄호(함수 호출 연산자)로 함수를 호출한다.

함수를 호출하면 현재의 실행 흐름을 중단하고 호출된 함수로 실행 흐름을 옮긴다. 이때, 매개변수에 인수가 순서대로 할당되고 함수 몸체의 문들이 실행된다.

# 매개변수와 인수

값을 함수 외부에서 함수 내부로 전달할 필요가 있는 경우 매개변수를 통해 인수를 전달한다.

// x: 매개변수
function square(x) {
  return x**2;
}
 
// 2: 인수
// 인수 2가 매개변수 x에 할당, 함수 몸체의 문들 실행
let result = square(2);

• 매개변수
  • 함수를 정의할 때 선언
  • 함수 몸체 내부에서 변수와 동일한 취급
  • 함수 몸체 내부에서만 참조 가능
  • 매개변수의 개수와 인수의 개수가 일치하는지 체크하지 않음
    • 인수가 부족할 경우: 할당되지 않은 매개변수의 값은 undefined
    • 인수가 더 많은 경우: 초과된 인수 무시

    모든 인수는 암묵적으로 arguments 객체의 프로퍼티로 보관됨

# 반환문

반환문은 return 키워드와 표현식(반환값)으로 구성된다. 이 반환문을 통해 함수는 실행 결과를 함수 외부로 반환할 수 있다.

※ 주의: return 키워드와 표현식 사이에 줄바꿈이 있으면 세미콜론이 추가되어 의도치 않은 결과가 발생할 수 있다.

반환문은 아래 두 가지 역할을 한다.

1. 함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나간다.

반환문 이후의 문은 무시된다.

2. return 키워드 뒤에 오는 표현식을 평가해 반환한다.

   반환값으로 사용할 표현식을 지정하지 않으면 undefined가 반환된다.

반환문을 생략할 수 있는데, 이 경우 암묵적으로 undefined를 반환한다. 추가로 반환문은 함수 몸체 내부에서만 사용할 수 있다.

참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

함수가 외부 상태를 변경하면 상태 변화를 추적하기 어려워지기 때문에 코드의 복잡성을 증가시키고 가독성을 해친다.

이를 해결하기 위한 방법 중 하나로, 객체를 불변 객체로 만들어 사용하는 방법이 있다. 깊은 복사를 통해 새로운 객체를 생성하고 재할당을 통해 교체하는 방법으로 부수 효과를 없앨 수 있다.

다양한 함수의 형태

1. 즉시 실행 함수

함수 정의와 동시에 즉시 호출되는 함수를 말하며 다시 호출할 수 없다.

익명 함수를 사용하는 것이 일반적이지만, 이름이 있는 기명 즉시 실행 함수도 사용할 수 있다.

// 익명 즉시 실행 함수
(function () {
  return 0;
}());
 
// 기명 즉시 실행 함수
(function myName() {
  return 0;
}());
 
// 그룹 연산자 () 내의 기명함수는 함수 리터럴로 평가됨
// 함수 이름은 함수 몸체에서만 참조 가능, 다시 호출 불가
myName(); // ReferenceError

즉시 실행 함수도 일반 함수처럼 값을 반환하거나 인수를 전달할 수 있다.

// 값 반환
let result = (function () {
  return 1;
}());
// result: 1
 
// 인수 전달
result = (function (x, y) {
  return x + y;
}(2, 3));
// result: 5

// 1
(function () { ... }());
 
// 2
(function () { ... })();
 
// 3
!function () { ... }();
 
// 4
+function () { ... }();

2. 재귀 함수

재귀 호출(함수가 자기 자신을 호출하는 행위)을 수행하는 함수를 말하며 반복 처리를 위해 사용된다.

함수 외부에서 함수를 호출할 때는 함수를 가리키는 식별자로 해야 하지만, 함수 내부에서는 함수 이름을 사용해 자기 자신을 호출할 수 있다. 함수 표현식으로 정의한 함수 내부에서는 함수 이름과 함수를 가리키는 식별자로도 재귀 호출이 가능하다.

※ 주의: 재귀 함수는 자신을 무한으로 호출하기 때문에 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 반드시 만들어야 한다.

// 팩토리얼 계산
// 함수 표현식
let doFactorial = function factorial(x) {
  // 탈출 조건
  if (x <= 1) return 1;
  // a. 함수 이름으로 재귀 호출
  return x * factorial(x - 1);
  // b. 함수를 가리키는 식별자로 재귀 호출
  return x * doFactorial(x - 1)
}

대부분의 재귀 함수는 for문이나 while문으로 구현 가능하다. 그러나 무한 반복(스택 오버플로 에러)에 빠질 위험이 있기 때문에 재귀 함수를 사용하는 것이 더 이해하기 쉬울 때 사용하는 것을 권장한다.

3. 중첩 함수

함수 내부에 정의된 함수를 중첩 함수 또는 내부 함수라 하며, 중첩 함수를 포함하는 함수는 외부 함수라 한다. 일반적으로 중첩 함수 자신을 포함하는 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수의 역할을 한다.

function helpMe() {
  let x = 2;
 
  // 중첩 함수
  function helpYou() {
    let y = 4;
    // 외부 함수 변수 참조 가능
    console.log(x, y); // 2, 4
  }
 
  // 외부 함수 내부에서만 호출 가능
  helpYou();
}

4. 콜백 함수

함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를 말한다. 이때 콜백 함수를 전달받은 함수를 고차 함수라 한다. 고차 함수는 콜백 함수를 자신의 일부분으로 합성한다.

콜백 함수는 고차 함수에 의해 호출되며, 고차 함수는 필요에 따라 콜백 함수에 인수를 전달할 수 있다. 따라서 콜백 함수를 전달할 때 함수 자체를 전달해야 한다. 일반적으로 콜백 함수가 고차 함수 내부에서만 호출된다면 익명 함수 리터럴로 전달한다.

function foo(num, doCount) {
  for (const i=0; i<num; i++) {
    // 콜백 함수에 i 전달
    doCount(i);
  }
}
 
// 익명 함수 리터럴을 콜백 함수로 전달
// foo 함수를 호출할 때마다 함수 객체 생성
// 콜백 함수를 전달받는 함수가 자주 호출될 경우, 함수 외부에서 정의 후 전달하는 것이 효율적
foo(3, function (x) {
  console.log(x);
});

콜백 함수는 함수형 프로그래밍 패러다임, 비동기 처리(이벤트 처리, Ajax 통신, 타이머 함수 등), 배열 고차 함수에 활용되는 중요한 패턴이다.

5. 순수 함수와 비순수 함수

• 순수 함수^{pure function}
  • 어떤 외부 상태에 의존하지도 않고 변경하지도 않는 (부수 효과가 없는) 함수
  • 매개변수를 통해 함수 내부로 전달된 인수에만 의존해 반환값을 만듦

  동일한 인수가 전달되면 언제나 동일한 값을 반환

• 비순수 함수^{impure function}
  • 외부 상태에 의존하거나 외부 상태를 변경하는 (부수 효과가 있는) 함수

let result = 0;
 
// a. 순수 함수
function foo(x) {
  return ++x;
}
 
// 재할당을 통해 상태 변경
result = foo(result); // result: 1
result = foo(result);  // result: 2
 
result = 0;
 
// b. 비순수 함수
function foooo() {
  return ++result; // 외부 상태 변경
}
 
foooo(); // result: 1
foooo(); // result: 2