본 글은 함수형 자바스크립트: 모던 웹 개발에 충실한 실전 함수형 프로그래밍 안내서 스터디를 통해 작성된 내용입니다.
horizontal-library - FP 스터디 - 함수형 길들이기
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함수형 프로그래밍의 목표는 '부수효과(side effect)'를 방지하고 '상태변이(mutation of state)' 감소시키기 위해 데이터의 제어 흐름과 연산을 '추상'하는 것이다.
p.27
함수형 프로그램은 여러 함수를 서로
합성하고평가해서 더 많은 기능을 탑재하는 것이 유일한 목표이다.
var printMessage = run(addToDom('msg'), h1, echo);
printMessage('Hello World');해당 예제의 run 함수는 매개변수의 세 함수를 체인처럼 연결하여, 한 함수의 반환값이 다른 함수의 입력값으로 전달되게끔 한다.
위의 run 함수의 세 개의 매개변수는 단순 스칼라 값이 아니라, 각각 인자를 갖는 함수형 매개변수로, 작은 함수들을 재료로 새로운 함수를 만들어 내는 것 이라고 이해할 수 있다. 더 작은 조각들로 프로그램을 나누고, 전체적으로 헤아리기 쉬운 형태의 프로그램으로 재조합 하는 것, 모든 함수형 프로그램은 이 기본원리를 따라 작성된다.
이는 본연의 기능은 그대로 간직한 채 코드를 쉽게 변경하기 위해 코드 자체를 매개변수화 하는 것이다.
함수형 프로그래밍은 선언적 (p.28~30)
함수형 프로그래밍은 선언적 프로그래밍 패러다임이다.
선언적 프로그래밍은 (명령형 프로그램과는 달리), 프로그램의 서술부와 평가부를 분리하여, 내부 메커니즘은 추상한 상태에서 로직이 무엇인지 표현식으로 서술한다.
(+)
서술부: 함수의 동작을 서술하는 부분으로, 전역레벨에서는 추상화 된다고 이해하면 될 것 같다.평가부: FP의 함수는평가라는 표현으로 호출에 의한 실행을 표현한다.
일반 루프는 함수로 추상하지 않는 한 재사용 자체가 안된다. 따라서, 함수를 매개변수로 받는 일급 고계함수(map,reduce, filter...)로 대체하여 재사용성과 확장성을 높일 수 있고, 이러한 루프를 함수로 추상하는 결과로 ES6의 람다 표현식과 화살표 함수 를 사용할 수 있다.
( + 람다 표현식은 함수의 인자로 전달 가능한 익명 함수를 대체할 수 있는 깔끔한 대체 수단이다)
왜 수동루프를 제거해야 하는가?
1. 수동루프는 재사용이 어려우며 다른 연산간의 삽입도 어려운 명령형 제어 구조물이다.
2. 루프는 성격상 반복 시 값이나 상태가 계속 바뀐다. FP는 무상태성과 불변성을 지향하므로 순수함수를 사용해야 한다.
-> 여기서 언급된 루프의 상태의 변화에 대해, 고계함수의 경우에도 결국 루프의 동작을 수행하는데 무엇이 다른가? 의문이 있었고, 스터디 중 Jason에게 물어보고 논의해보았다. 루프의 상태가 바뀐다는 것은, 전역레벨에서 추상화되지 않아 외부노출되는 루프의 인덱스 및 루프의 명령부에 임의의 작업이 추가되어 반복 진행 중 인덱스가 예측 불가능하게 변할 수 있는 문제를 표현하는 것 이라고 논의를 가졌고, 고계함수는 루프동작과 로직은 각각 추상화 및 모듈화되어 예기치 못한 상태변화에 의해 결과가 영향을 받지 않는다고 이해할 수 있었다.
순수함수와 부수효과 (p.30~35)
함수형 프로그래밍은 순수함수로 구성된 불변 프로그램의 구축을 전제로 한다.
순수함수의 특성
1. 주어진 입력에만 의존한다. 숨겨진 값이나 외부 상태와 무관하게 작동한다.
2. 전역 객체, 원본 매개변수 수정 등 함수 스코프 밖에서 어떤 변화도 일으키지 않는다.
-> 이 요건 위배 시 불순, impure한 함수이며, side effect를 일으킬수 있다.
부수효과 발생 상황
1. 전역범위 접근 및 수정
2. 함수의 원래 인자값 변경 ( 객체를 레퍼런스로 넘기고 객체에 수정 및 변이를 발생, (ex.배열 Array.sort 메서드 등) )
3. 사용자 입력 처리
4. 예외 시 throw처리에 의한 함수 종료
5. 출력
6. HTML 문서, 브라우저 쿠키, DB 등 외부소스 접근, 질의, 수정 (심지어는 Date.Time)
-> 하지만 DB 등 필수적인 외부자원 접근을 제거하는 것은 불가능할 수 있다. 따라서 완벽한 불순한 로직 제거는 불가능할 수 있다.
-> 함수형 프로그래밍의 목표는 불순함수의 최소화 및, 불순함수와 순수함수의 분리이다. 따라서 불가피한 경우 분리시켜 관리하는 것으로 해결할 수 있다. 이 때 커링 을 이용할 수 있다.
(+ 커링이란?, 수학과 컴퓨터 과학에서 커링(currying)이란 다중 인수 (혹은 여러 인수의 튜플)을 갖는 함수를 단일 인수를 갖는 함수들의 함수열로 바꾸는 것을 말한다.)
참조투명성과 치환성, (p35 ~ 37)
참조투명성은 순수함수를 정의하는 더욱 공식적 방법이다.
여기서순수성이란 **함수의 인수와 결과값 사이 순수한 매핑관계`를 말한다.
따라서, 함수가 동일 입력에 대해 동일 결과를 낼 경우 참조투명한 함수라고 말할 수 있다.
함수가 의존하는 상태, 즉, 외부 자원등을 제거하고 함수 시그니처에 정규 매개변수로 명시하는 방법을 사용하여 순수성을 제고할 수 있다.
참조 투명성은 전적으로 개발자의 숙제로 남는다.
참조투명한 함수는 항상 옳은 결과를 내며 에러가 날 수 없다.
참조투명하다는 것은결과 예측이 가능하고,로직 파악이 용이하며,항상 옳은 결과를 내놓기 때문에 시스템의 상태를 머릿속으로 그려볼 수 있으며(멘털 모델), 코드를 재작성 혹은 치환화더라도 원하는 결과를 예측 및 얻을 수 있으므로 헤아리기 쉽다.
또한, 100% 순수함수의 경우 프로그램의 함수를 수식화 하여 표현할 수 있다. 이런 참조 투명성을 통해, 거의 수학적인 형태로 프로그램을 헤아릴 수 있다.
복잡한 작업 분해 유도 (p.39 ~ 40)
함수형 프로그래밍은
고수준(전역레벨 쯤?)에서 보면분해와 합성간의 상호작용이며, 모듈적 효율적이다.
이 때, 작업단위(unit)는 바로 함수 자신이다.
FP에서 모듈화는
단일성의 원리와 밀접한 관련이 있다.
함수는 저마다 한가지 목표를 바라봐야 한다.
( + 이에 대해 Jason과 의논해 본 결과, FP의 작업단위 함수 분리는 OOP의 단일책임 원칙과 비슷하다고 보았으며, 사실 OOP와 FP는 서로 배타적인 패러다임이 아니며 FP는 OOP를 어느정도는 품고 있다는 사실을 이해할 수 있었다. 다만, 함수형 프로그램은 더욱 프로그램적인 입장에서 고려하기 때문에, 순수 기능단위로 작업을 분리한다는 것이 조금 다를 수 있다는 것을 인지했다.)
단순 함수를 엮어 붙이기 위해(합성) 반드시 입출력을 맞춰줘야 한다. 이에 따라, f ( g( x ) ) 합성함수의 경우, g의 반환값과
f의 인자의 개수와 형식(타입)을 일치 시켜야 한다. 이를 통해 f와 g는 느슨하고, 형식 안전한 관계가 맺어진다.
함수 합성은 고수준의 추상화를 통해 자세한 구현을 보여주지 않고(black box) 전 단계를 일목요연하게 나타낸다.
데이터를 매끄럽게 체이닝 처리, ( p41 ~ 42)
체인 은 같은 객체를 반환하는 순차적인 함수호출이다.
로대시JS, 람다JS등 함수형JS도구에는 이를 위한 고계함수가 구현되어 있으며, 리액티브JS에서도 활발히 사용된다.
함수 체인은 필요한 시점까지 실행을 미루는
지연 평가(느긋한 평가, Lazy evaluation, 수직적)를 수행한다.
(+ 지연평가는 Call By Need로 작동하며, 즉시 평가되어 수평적으로 불필요한 값을 처리하지 않고, 수직적으로 개별 item에 대해 모든 체인을 수행하며 나아간다. 이에 따라 불필요한 items까지 로직을 처리하지 않으며, cpu 및 메모리의 절약을 제고할 수 있다. )
복잡한 비동기 앱에서도 신속하게 반응, ( p43 ~ 45 )
외부 소스 조회 등에 사용되는 콜백 패턴은 성공/실패 로직이 중첩된 형태로 흩뿌려져 있기 때문에 코드의 선형 흐름이 깨지며 동작을 파악하기 어렵다. 반면, FP의 응용분야
리액티브 프로그래밍에선고차원의 코드 추상화,비동기,이벤트 기반 프로그램처리를 위한 보일러 플레이트를 없애고(추상화하여 재사용), 비즈니스 로직에만 전념할 수 있게 한다.
