항해99 3주차 -함수 정의

함수 정의란 함수를 호출하기 이전에 인수를 전달받을 매개변수와 실행할 문들, 그리고 반환할 값을 지정하는 것을 말한다. 정의된 함수는 자바스크립트 엔진에 의해 평가되어 함수 객체가 된다. 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

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

함수 생성 시점과 함수 호이스팅

// 함수 참조
console.dir(add); // f 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;
};

함수 선언문으로 정의한 함수는 함수 선언문 이전에 호출할 수 있다. 그러나 함수 표현식으로 정의한 함수는 함수 표현식 이전에 호출할 수 없다. 이는 함수 선언문으로 정의한 함수와 함수 표현식으로 정의한 함수의 생성 시점이 다르기 때문이다.

코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되기 시작하는 런타임에는 이미 함수 객체가 생성되어 있고 함수 이름과 동일한 식별자에 할당까지 완료된 상태다. 따라서 함수 선언문 이전에 함수를 참조할 수 있으며 호출할 수도 있다. 이처럼 함수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 함수 호이스팅이라 한다.

재귀 함수

함수가 자기 자신을 호출하는 것을 재귀 호출이라 한다. 재귀 함수는 자기 자신을 호출하는 행위, 즉 재귀 호출을 수행하는 함수를 말한다. 재귀 함수는 반복되는 처리를 위해 사용한다.
EX)

function countdown(n) {
	for (var i = n; i >=0; i--) console.log(i);
}

countdown(10);

위 countdown 함수는 문제없이 잘 동작한다. 하지만 반복문 없이도 구현할 수 있는 방법이 있다.바로 재귀 함수를 사용하는 것이다.

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

countdown(10);

이처럼 자기 자신을 호출하는 재귀 함수를 사용하면 반복되는 처리를 반복문 없이 구현할 수 있다. 예를 들어, 팩토리얼은 재귀 함수로 간단히 구현할 수 있다.

// 팩토리얼(계승)은 1부터 자신까지의 모든 양의 정수의 곱이다.
// n! = 1*2*...*(n-1)*n
function factorial(n) {
	// 탈출 조건: n이 1 이하일 때 재귀 호출을 멈춘다.
	if (n <=1) return 1;
    // 재귀 호출
    return n * factorial(n - 1);
}
console.log(factorial(0)); // 0! = 1
console.log(factorial(1)); // 1! = 1
console.log(factorial(2)); // 2! = 2 * 1 = 2
console.log(factorial(3)); // 3! = 3 * 2 * 1 = 6
console.log(factorial(4)); // 4! = 4 * 3 * 2 * 1 = 24
console.log(factorial(5)); // 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120

함수 이름은 함수 몸체 내부에서만 유효하다.
함수 내부에서는 함수 이름을 사용해 자기 자신을 호출할 수 있다.
함수 표현식으로 정의한 함수 내부에서는 함수 이름은 물론 함수를 가리키는 식별자로도 자기 자신을 재귀 호출할 수 있다.
단, 함수 외부에서 함수를 호출할 때는 반드시 함수를 가리키는 식별자로 해야한다.

var factorial = function foo(n) {
	// 탈출 조건: n이 1 이하일 때 재귀 호출을 멈춘다.
	if (n <= 1) return 1;
    // 함수를 가리키는 식별자로 자기 자신을 재귀 호출
    return n * factorial(n - 1);
    
    // 함수 이름으로 자기 자신을 재귀 호출할 수도 있다.
    // console.log(factorial === foo); // true
    // return n * foo(n-1);
};

console.log(factorial(5)); // 5! = 5*4*3*2*1 = 120

재귀 함수는 자신을 무한 재귀 호출한다. 따라서 재귀 함수 내에는 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 반드시 만들어야 한다.
대부분의 재귀 함수는 for 문이나 while문으로 구현 가능하다.

재귀 함수는 반복되는 처리를 반복문 없이 구현할 수 있다는 장점이 있지만 무한 반복에 빠질 위험이 있고, 이로 인해 스택 오버플로 에러를 발생시킬 수 있으므로 주의해서 사용해야 한다. 따라서 재귀 함수는 반복문을 사용하는 것보다 재귀 함수를 사용하는 편이 더 직관적으로 이해하기 쉬울 때만 한정적으로 사용하는 것이 더 바람직하다.

중첩 함수

함수 내부에 정의된 함수를 중첩 함수 또는 내부 함수라 한다. 그리고 중첩 함수를 포함하는 함수는 외부 함수라 부른다. 중첩 함수는 외부 함수 내부에서만 호출할 수 있다. 일반적으로 중첩함수는 자신을 포함하는 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수의 역할을 한다.

function outer() {
	var x = 1;
    
    // 중첩 함수
    function inner() {
    	var y = 2;
        // 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다.
        console.log(x + y) // 3
    }
    
    inner();
}
outer()

ES6부터 함수 정의는 문이 위치할 수 있는 문맥이라면 어디든지 가능하다. 함수 선언문의 경우 ES6 이전에는 코드의 최상위 또는 다른 함수 내부에서만 정의할 수 있었으나 ES6부터는 if 문이나 for 문 등의 코드 블록 내에서도 정의할 수 있다.

단, 호이스팅으로 인해 혼란이 발생할 수 있으므로 if 문이나 for 문 등의 코드 블록에서 함수 선언문을 통해 함수를 정의하는 것은 바람직하지 않다. 중첩 함수는 스코프와 클로저에 깊은 관련이 있다.

콜백 함수

어떤 일을 반복 수행하는 repeat 함수를 정의해 보자.

// n만큼 어떤 일을 반복한다.
function repeat(n) {
	// i를 출력한다.
	for (var i = 0; i < n; i++) console.log(i);
}

repeat(5); // 0 1 2 3 4

repeat 함수는 매개변수를 통해 전달받은 숫자만큼 반복하며 console.log(i)를 호출한다. 이때 repeat 함수는 console.log(i)에 강하게 의존하고 있어 다른 일을 할 수 없다. 따라서 만약 repeat 함수의 반복문 내부에서 다른 일을 하고 싶다면 함수를 새롭게 정의해야 한다.

위 예제의 함수들은 반복하는 일은 변하지 않고 공통적으로 수행하지만 반복하면서 하는 일의 내용은 다르다. 즉, 함수의 일부분만이 다르기 때문에 매번 함수를 새롭게 정의해야 한다. 이 문제는 함수를 합성하는 것으로 해결할 수 있다. 함수의 변하지 않는 공통 로직은 미리 정의해 두고, 경우에 따라 변경되는 로직은 추상화해서 함수 외부에서 함수 내부로 전달하는 것이다.

// 외부에서 전달받은 f를 n만큼 반복 호출한다.
function repeat(n, f) {
	for (var i = 0; i < n; i++) {
		f(i); // i를 전달하면서 f를 호출
    }
}

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

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

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

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

위 repeat 함수는 경우에 따라 변경되는 일을 함수 f로 추상화했고 이를 외부에서 전달받는다. 자바스크립트의 함수는 일급 객체이므로 함수의 매개변수를 통해 함수를 전달할 수 있다. repeat 함수는 더 이상 내부 로직에 강력히 의존하지 않고 외부에서 로직의 일부분을 함수로 전달받아 수행하므로 더욱 유연한 구조를 갖게 되었다.
함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를 콜백 함수라고 하며 매개변수를 통해 함수의 외부에서 콜백 함수를 전달받은 함수를 고차 함수라고한다.

고차함수는 콜백 함수를 자신의 일부분으로 합성한다. 고차 함수는 매개변수를 통해 전달받은 콜백 함수의 호출 시점을 결정해서 호출한다.//
즉, 콜백 함수는 고차 함수에 의해 호출되며 이때 고차 함수는 필요에 따라 콜백 함수에 인수를 전달할 수 있다.

// 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

이때 콜백 함수로서 전달된 함수 리터럴은 고차 함수가 호출될 때마다 평가되어 함수 객체를 생성한다. 따라서 콜백 함수를 다른 곳에서도 호출할 필요가 있거나, 콜백 함수를 전달받는 함수가 자주 호출된다면 함수 외부에서 콜백 함수를 정의한 후 함수 참조를 고차 함수에 전달하는 편이 효율적이다.

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

위 예제의 logOdds 함수는 단 한 번만 생성된다. 하지만 콜백 함수를 익명 함수 리터럴로 정의하면서 곧바로 고차 함수에 전달하면 고차 함수가 호출될 때마다 콜백 함수가 생성된다.
콜백 함수는 함수형 프로그래밍 패러다임뿐만 아니라 비동기 처리(이벤트 처리, Ajax 통신, 타이머 함수 등)에 활용되는 중요한 패턴이다.

// 콜백 함수를 사용한 이벤트 처리
// myButton 버튼을 클릭하면 콜백 함수를 실행한다.
document.getElementById('myButton').addEventListener('click', function () {
	console.log('button clicked!')
});

// 콜백 함수를 사용한 비동기 처리
// 1초 후에 메시지를 출력한다.
setTimeout(function () {
	console.log('1초 경과')
}, 1000);

콜백 함수는 비동기 처리뿐 아니라 배열 고차 함수에서도 사용된다. 자바스크립트에서 배열은 사용 빈도가 매우 높은 자료구조이고 배열을 다룰 때 배열 고차 함수는 매우 중요하다.

// 콜백 함수를 사용하는 고차 함수 map
var res = [1, 2, 3].map(function (item) {
	return item * 2;
});

console.log(res); // [2, 4, 6]

// 콜백 함수를 사용하는 고차 함수 filter
res = [1, 2, 3].filter(function (item) {
	return item % 2;
});

console.log(res); // [1, 3]

// 콜백 함수를 사용하는 고차 함수 reduce
res = [1, 2, 3].reduce(function (acc, cur) {
	return acc + cur;
}, 0);

console.log(res); // 6