함수 리터럴

자바스크립트의 함수는 객체 타입의 값이다. 따라서 숫자 값을 숫자 리터럴로 생성하고 객체를 객체 리터럴로 생성하는 것처럼 함수도 함수 리터럴로 생성할 수 있다. 함수 리터럴은 function 키워드, 함수 이름, 매개 변수 목록, 함수 몸체로 구성된다.

// 변수에 함수 리터럴을 할당
var f = functio add(x, y) {
  return x + y;
}

리터럴은 사람이 이해할 수 있는 문자 또는 약속된 기호를 사용해 값을 생성하는 표기 방식을 말한다. 즉 , 리터럴은 값을 생성하기 우한 표기법이다. 따라서 함수 리터럴도 평가되어 값을 생성하며, 이 값은 객체다.

함수가 객체라는 사실은 다른 프로그래밍 언어와 구별되는 자바스크립트의 중요한 특징이다.

함수 정의

함수 선언

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

// 함수 참조
// console.dir은 console.log와 달리 함수 객체의 프로퍼티까지 출력한다.
// 단 Node.js 환경에서는 console.log와 같은 결과
console.dir(add); // f add(x,y)

// 함수 호출
console.log(add(2, 5)); // 7

함수 선언문은 함수 리터럴과 형태가 동일하다. 단, 함수 리터럴은 함수 이름을 생략할 수 있으나 함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없다.

함수 선언문은 표현식이 아닌 문이다. 크롬 개발자 도구의 콘솔에서 함수 선언문을 실행하면 완료값 undefined가 출력된다.

// 함수 선언문은 표현식이 아닌 문이므로 변수에 할당할 수 없다.
// 하지만 함수 선언문이 변수에 할당되는 것처럼 보인다.
var add = function add(x, y) {
  return x +  y;
}
// 함수 호출
console.log(add(2,5));

이렇게 동작하는 이유는 자바스크립트 엔진이 코드의 문맥에 따라 동일한 함수 리터럴을 표현식이 아닌 문인 선언문으로 해석하는 경우와 표현식인 문인 함수 리터럴 표현식으로 해석하는 경우가 있기 때문이다. 함수 선언문은 이름을 생략할 수 없다는 점을 제외하면 함수 리터럴과 형태가 동일하다. 이는 함수 이름이 있는 기명 함수 리터럴은 함수 선언문 또는 함수 리터럴 표현식으로 해석될 가능성이 있다는 의미다.

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

// 함수 리터럴을 피연산자로 사용하면 함수 선언문이 아니라 함수 리터럴을 표현식으로 해석된다.
// 함수 리터럴에서는 함수 이름을 생략할 수 있다.
(function bar() { console.log('bar'); });
bar(); // ReferenceError: bar is not defined

위 예제에서 단독으로 사용된 함수 리터럴(foo)는 함수 선언문으로 해석된다. 하지만 그룹 연산자 () 내에 있는 함수 리터럴(bar)는 함수 선언문으로 해석되지 않고 함수 리터럴 표현식으로 해석된다. 그룹 연산자의 피연산자는 값으로 평가될 수 있는 표현식이어야 한다. 따라서 표현식이 아닌 문인 함수 선언문은 피연산자로 사용할 수 없다.

이처럼 이름이 있는 기명 함수 리터럴은 코드의 문맥에 따라 함수 선언문 또는 함수 리터럴 표현식으로 해석된다. 함수 선언문과 함수 리터럴 표현식은 함수 객체를 생성한다는 점에서 동일하지만 호출에 차이가 있다. 위 예제에서 함수 선언문으로 생성된 foo는 호출할 수 있으나 함수 리터럴 표현식으로 생성된 bar는 호출할 수 없다. 그 이유를 알아보자.

앞에서 살펴본 12.3절 "함수 리터럴"에서 "함수 이름은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자다"라고 했다. 이는 함수 몸체 외부에서는 함수 일므으로 함수를 참조할 수 없으므로 함수 몸체 외부에서는 함수 이름으로 함수를 호출할 수 없다는 의미다. 즉, 함수를 가리키는 식별자가 없다는 것과 마찬가지다. 따라서 위 예제의 bar 함수는 호출할 수 없다.

foo는 자바스크립트 엔진이 암묵적으로 생성한 식별자다. 자바스크립트 엔진은 함수 선언문을 해석해 함수 객체를 생성한다. 이때 함수 이름은 함수 몸체 내부에서만 유효한 식별자이므로 함수 이름과는 별도로 생성된 함수 객체를 가리키는 식별자가 필요하다. 함수 객체를 가리키는 식별자가 없으면 생성된 함수 객체를 참조할 수 없으므로 호출할 수도 없다. 따라서 자바스크립트 엔진은 생성된 함수를 호출하기 위해 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고, 거기에 함수 객체를 할당한다.

함수는 함수 이름으로 호출하는 것이 아니라 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출한다. 즉, 함수 선언ㅁ누으로 생성한 함수를 호출하는 것은 함수 이름 add가 아니라 자바스크립트 엔진이 암묵적으로 생성한 식별자 add인 것이다.

함수 표현식

앞에서 언급했듯이 자바스크립트의 함수는 객체 타입의 값이다. 자바스크립트의 함수는 값처럼 변수에 할당할 수도 있고 프로퍼티 값이 될 수도 있으며 배열의 요소가 될 수도 있다. 이처럼 값의 성질을 갖는 객체를 일급 객체라 한다. 자바스크립트의 함수는 일급 객체다. 함수가 일급 객체라는 것은 함수를 값처럼 자유롭게 사용할 수 있다는 의미다.

함수는 일급 객체이므로 함수 리터럴로 생성한 함수 객체를 변수에 할당할 수 있다. 이러한 함수 정의 방식을 함수 표현식이라 한다. 함수 선언문으로 정의한 add 함수를 함수 표현식으로 바꿔 정의하면 다음과 같다.

var add = function(x, y) {
  return x + y;
}
console.log(add(2,5));

함수 리터럴의 함수 이름은 생략할 수 있다. 이러한 함수를 익명 함수라 한다. 함수 표현식의 함수 리터럴은 함수 이름을 생략하는 것이 일반적이다.

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

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

console.log(foo(2,5)); // ReferenceError: foo is not defined

함수 생성 시점과 호이스팅

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

// 함수 호출
console.log(add(2,5));
console.log(sub(2,5)); // TypeError: sub is not a function

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

var sub = function (x, y) {
  return x - y;
};

위 예제와 같이 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.

모든 선언문이 그렇듯 함수 선언문도 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점인 런타임 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다. 다시 말해, 함수 선언문으로 함수를 정의하면 런타임 이전에 함수 객체가 먼저 생성된다. 그리고 자바스크립트 엔진은 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고 생성된 함수 객체를 할당한다.

즉, 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되기 시작하는 런타임에는 이미 함수 객체가 생성되어 있고 함수 이름과 동일한 식별자가 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.

변수 선언은 런타임 이전에 실행되어 undefined 로 초기화되지만 변수 할당문의 값은 할당문이 실행되는 시점, 즉 런타임에 평가되므로 함수 표현식의 함수 리터럴도 할당문이 실행되는 시점에 평가되어 함수 객체가 된다.

따라서 함수 표현식으로 함수를 정의하면 함수 호이스팅이 발생하는 것이 아니라 변수 호이스팅이 발생한다.

함수 표현식 이전에 함수를 참조하면 undefined로 평가된다. 따라서 이 때 함수를 호출하면 undefined를 호출하는 것과 마찬가지므로 타입 에러가 발생한다. 따라서 함수 표현식으로 정의한 함수는 반드시 함수 표현식 이후에 참조 또는 호출해야 한다.

함수 호이스팅은 함수를 호출하기 전에 반드시 함수를 선언해야 한다는 당연한 규칙을 무시한다. 따라서 함수 선언문 대신 함수 표현식을 사용할 것을 권장한다.

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. 사실 new 연산자 없이 호출해도 결과는 동일하다.

var add = new Function('x', 'y', 'return x + y');
console.log(add(2,5)); // 7

화살표 함수

ES6에서 도입된 화살표 함수는 function 키워드 대신 화살표 =>를 사용해 좀 더 간략한 방법으로 함수를 선언할 수 있다. 화살표 함수는 항상 익명 함수로 정의한다.

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

화살표 함수는 기존의 함수 선언문 또는 함수 표현식을 대체하기 위해 디자인된 것은 아니다. 화살표 함수는 기존의 함수보다 표현만 간략한 것이 아니라 내부 동작 또한 간략화되어 있다. 화살표 함수는 생성자 함수로 사용할 수 없으며, 기존 함수와 this 바인딩 방식이 다르고, prototype 프로퍼티가 없으며 arguments 객체를 생성하지 않는다.

함수 호출

매개변수와 인수

매개변수는 함수를 정의할 때 선언하며, 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급된다. 즉, 함수가 호출되면 함수 몸체 내에서 암묵적으로 매개변수가 생성되고 일반 변수와 마찬가지로 undefined로 초기화된 이후 인수가 순서대로 할당된다.

매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있고 함수 몸체 외부에서는 참조할 수 없다. 즉, 매개변수의 스코프(유효 범위)는 함수 내부다.

함수는 매개변수의 개수와 인수의 개수가 일치하는지 체크하지 않는다. 즉, 함수를 호출할 때 매개변수의 개수만큼 인수를 전달하는 것이 일반적이지만 그렇지 않은 경우에도 에러가 발생하지는 않는다. 인수가 부족해서 인수가 할당되지 않은 매개변수의 값은 undefined이다.

function add(x,y) {
  return x + y;
}
console.log(add(2)); // NaN

위 예제의 매개변수 x에는 인수 2가 전달되지만, 매개변수 y에는 전달할 인수가 없다. 따라서 매개변수 y는 undefined로 초기화된 상태 그대로다. 따라서 2 + undefined이므로 NaN이 반환된다.

매개변수보다 인수가 더 많은 경우 초과된 인수는 무시된다. 사실 초과된 인수가 그냥 버려지는 것은 아니다. 모든 인수는 암묵적으로 arguments 객체의 프로퍼티로 보관된다.

인수확인

ES6에 도입된 매개변수 기본값을 사용하면 함수 내에서 수행하던 인수 체크 및 초기화를 간소화할 수 있다.

반환문

반환문은 생략할 수 있다. 이때 함수는 함수 몸체의 마지막 문까지 실행한 후 암묵적으로 undefined를 반환한다.

전역에서 반환문을 사용하면 문법에러가 발생한다. 참고로 Node.js는 모듈 시스템에 의해 파일별로 독립적인 파일 스코프를 갖는다. 따라서 Node.js 환경에서 파일의 가장 바깥 영역에 반환문을 사용해도 에러가 발생하지 않는다.

참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

참조에 의한 전달로 함수가 외부 상태를 변경하면 상태 변화를 추적하기가 어려워진다. 이러한 문제의 해결 방법 중 하나는 불변 객체로 만들어 사용하늑 성디ㅏ.

외부 상태를 변경하지 않고 외부 상태에 의존하지도 않는 함수를 순수 함수라 한다. 순수 함수를 통해 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이는 프로그래밍 패러다임을 함수형 프로그래밍이라 한다.

다양한 함수의 형태

즉시 실행 함수

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

즉시 실행 함수는 함수 이름이 없는 익명 함수를 사용하는 것이 일반적이다.

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 중첩 함수는 자신을 포함하는 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수의 역할을 한다.

function outer() {
  var x = 1;
  
  function inner() {
    var y = 2;
    console.log(x+y);
  }
  inner();
}

ES6부터 함수 정의는 문의 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 if문이나 for문 등의 코드 블록에서 함수 선언문을 통해 함수를 정의하는 것은 바람직하지 않다.

콜백 함수

어떤 일을 반복 수행하는 repeat 함수를 정의해 보자.

function repeat(n) {
  for (var i = 0; i < n; i++) console.log(i);
}

repeat(5);

repeat 함수는 매개변수를 통해 전달받은 숫자만큼 반복하여 console.log(i)를 호출한다. 이떄 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.

function repeat1(n) {
  for (var i = 0; i < n; i++) console.log(i);
}

repeat1(5);

function repeat2(n) {
  for (var i = 0; i < n; i++) {
    if (i % 2) console.log(i);
  }
}

repeat2(5);

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.

function repeat(n, f) {
  for (var i = 0; i < n; i++) {
    f(i);
  }
}

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

repeat(5, logAll);

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

repeat(5, logOdds);

이처럼 함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를 콜백 함수라고 하며, 매개 변수를 통해 함수의 외부에서 콜백 함수를 전달받은 함수를 고차함수라고 한다. 매개변수를 통해 함수를 전달받거나 반환값으로 함수를 반환하는 함수를 함수형 프로그래밍 패러다임에서 고차함수라 한다.

중첩 함수가 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수의 역할을 하는 것처럼 콜백 함수도 고차 함수에 전달되어 헬퍼 함수의 역할을 한다. 단, 중첩 함수는 고정되어 있어서 교체하기 어렵지만 콜백 함수는 함수 외부에서 고차 함수 내부로 주입하기 때문에 자유롭게 교체할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 고차함수는 콜백 함수를 자신의 일부분으로 합성한다.

고차 함수는 매개변수를 통해 전달받은 콜백 함수의 호출 시점을 결정해서 호출한다. 다시 말해 콜백 함수는 고차 함수에 의해 호출되며 이때 고차함수는 필요에 따라 콜백 함수에 인수를 전달할 수 있다.

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

repeat(5, function (i) {
  if (i % 2) console.log(i);
});

콜백 함수를 다른 곳에서도 호출할 필요가 있거나, 콜백 함수를 전달받는 함수가 자주 호출된다면 함수 외부에서 콜백 함수를 정의한 후 함수 참조를 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

함수형 프로그래밍에서는 어떤 외부 상태에 의존하지 않고 변경하지도 않는, 즉 부수 효과가 없는 함수를 순수 함수라 하고, 외부 상태에 의존하거나 외부 상태를 변경하는, 즉 부수 효과가 있는 함수를 비순수 함수라고 한다.

함수형 프로그래밍은 결국 순수 함수를 통해 부수 효과를 최대한 억제해 오류를 피하고 프로그래밍의 안정성을 높이려는 노력의 일환이라고 할 수 있다. 자바스크립트는 멀티 패러다임 언어이므로 객체지향 프로그래밍뿐만 아니라 함수형 프로그래밍을 적극적으로 활용하고 있다.