모던 자바스크립트 Deep Dive - 12 함수

<SeongHun />·2022년 9월 15일

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함수

함수란?

자바스크립트 핵심 개념인 스코프, 실행 컨텍스트, 클로저, 생성자 함수, this 등이 모두 함수와 깊은 관련이 있는 함수는 가장 중요한 핵심 개념이다.
수학에서 함수는 입력을 받아 출력을 내보내는 일련의 과정을 정의한 것이다. 마치 재료를 투입받아 제품을 생성하는 기계처럼 말이다.
프로그래밍 언어에서 함수도 수학의 함수와 같은 개념이다.
f(x, y) = x + y 를 자바스크립트 함수로 표현하자면 아래와 같다.
```
function add(x, y) {
  return x + y;
}

add(2, 5);
```
프로그래밍 언어의 함수는 일련의 과정을 문으로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것이다.
함수 내부로 입력을 전달받는 변수를 매개변수(parameter), 입력을 인수(argument), 출력을 반환값(return value)이라 한다.
함수는 값이며, 여러 개 존재할 수 있기 때문에 특정 함수를 구별하기 위해 식별자인 함수 이름을 사용할 수 있다.
함수는 함수 정의를 통해 생성하고 함수 호출을 통해 코드 블록에 담긴 문들이 실행되고 실행 결과를 반환한다.
```
// 함수 정의
function add(x, y) {
  return x + y;
}

// 함수 호출
var result = add(2, 5);

console.log(result); // 7
```

함수를 사용하는 이유

실행 시점을 개발자가 결정할 수 있고 재사용이 가능하기 때문에 코드의 재사용 측면에서 매우 유용하다.
함수를 통해 중복을 제거하고 코드를 재사용을 높이는 함수는 유지보수의 편의성을 높이고 실수를 줄여 코드의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.
함수는 객체 타입의 값이기 때문에 식별자인 함수를 사용할 수 있다. 때문에 내부 코드를 이해하지 않고도 함수의 역할을 파악할 수 있게 돕기 때문에 코드의 가독성도 향상시킨다.

함수 리터럴

자바스크립트 함수는 객체 타입의 값이다. 숫자 리터럴, 객체 리터럴 생성하는 것처럼 함수 리터럴로 생성 가능하다. 함수 리터럴은 function 키워드, 함수 이름, 매개 변수 목록, 함수 몸체로 구성된다.
```
// 변수에 함수 리터럴 할당
var func = function add(x, y) {
  return x + y;
};
```
함수 리터럴 구성 요소
- 함수 이름
  - 함수 이름은 식별자이므로 네이밍 규칙을 준수해야 한다.
  - 함수 이름은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자다.
  - 이름이 있는 함수는 기명 함수, 이름이 없는 함수는 무명/익명함수
- 매개변수 목록
  - 함수를 호출할 때 지정한 인수가 순서대로 할당된다. 매개변수 목록은 순서에 의미가 있다.
  - 매개변수는 함수 몸체 내에서 변수와 동일하게 취급된다. 따라서 식별자 네이밍 규칙을 준수해야 한다.
- 함수 몸체
  - 함수가 호출되었을 때 문들을 하나의 실행 단위로 정의한 코드 블록이다.
  - 함수 몸체는 함수 호출에 의해 실행된다.
함수는 객체다. 일반 객체는 호출할 수 없지만 함수는 호출할 수 있다.

함수 정의

정의된 함수는 자바스크립트 엔진에 의해 평가되어 함수 객체가 된다.
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 선언문 정의 방식

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

// 함수 참조
// console.dir은 함수 객체의 프로퍼티까지 출력. 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. 함수 리터럴은 함수 이름 생략이 가능하지만, 함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없다.

함수 선언문은 표현식이 아닌 문이다. 콘솔에서 함수 선언문을 실행하면 완료 값 undefined가 출력된다.
```
function add(x, y) {
  return x + y;
}
// undefined
```
기명 함수 리터럴은 코드의 문맥에 따라 함수 선언문 또는 함수 리터럴 표현식으로 해석된다.
- {} 은 코드의 문맥에 따라 해석이 달라질 수 있는 중의적인 표현이다. (블록문일 수도, 객체 리터럴일 수도 있음)
함수 이름은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자다. 함수 몸체 외부에서는 함수 이름으로 함수를 참조할 수 없으므로 함수를 호출할 수 없다.
```
(function bar() {
  console.log("bar");
});

bar(); // ReferenceError
```
함수를 가리키는 식별자가 없기 때문에 ReferenceError 가 발생한다. 즉, 함수 리터럴 표현식으로 생성된 bar 는 호출할 수 없다.
함수 선언문으로 생성된 foo는 호출할 수 있다.
```
function foo() {
  console.log("foo");
}
foo(); // foo
```
foo는 함수 몸체 내부에서만 유효한 식별자이므로 foo로 호출할 수 없어야 한다. foo 를 호출하려면 함수 이름이 아닌 함수 객체를 가리키는 식별자여야 하는데 호출이 되는 이유는 자바스크립트 엔진이 암묵적으로 생성한 식별자이기 때문이다. 자바스크립트 엔진은 생성된 함수를 호출하기 위해 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고, 함수 객체를 할당한다.
함수는 함수 이름으로 호출하는게 아닌 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출한다.
자바스크립트 엔진은 함수 선언문을 함수 표현식으로 변환해 함수 객체를 생성한다고 볼 수 있다. (함수 선언문과 함수 표현식이 정확히 동일하게 동작하지는 않음)
- 함수 선언문 의사 코드
```
var add = function add(x, y) {
  return x + y;
};

console.log(add(2, 5)); // 7
```
var add와 add(2, 5)에서 add는 식별자에 해당된다.
function add에서 add는 함수 이름에 해당된다.

함수 표현식

함수는 객체 타입의 값이다. 함수를 값처럼 변수에 할당할 수도 있고 프로퍼티 값이 될 수도, 배열의 요소가 될 수도 있다. 이러한 값의 성질을 갖는 객체를 일급 객체라고 한다.
즉, 자바스크립트 함수는 일급 객체다. 함수를 값처럼 자유롭게 사용할 수 있다는 뜻이다.
함수는 일급 객체이므로 변수에 할당할 수 있다.
```
// 함수 표현식
var add = function (x, y) {
  return x + y;
};

console.log(add(2, 5)); // 7
```
함수 리터럴의 함수 이름은 생략 가능한데, 이러한 함수를 익명 함수라고 한다.
함수 선언문은 표현식이 아닌 문이고 함수 표현식은 표현식인 문이다.

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

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

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

함수 선언문은 선언문 이전에 호출할 수 있지만 함수 표현식은 표현식 이전에 호출할 수 없다. 함수 선언문으로 정의한 함수와 함수 표현식으로 정의한 함수의 생성 시점이 다르기 때문이다.
함수 선언문은 런타임 이전에 함수 객체가 먼저 생성된다. 자바스크립트 엔진은 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고 생성된 함수 객체를 할당한다.
함수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 특징을 함수 호이스팅(function hoisting)이라 한다.
변수 호이스팅과 함수 호이스팅은 미묘한 차이가 있는데, var 키워드로 선언된 변수는 undefined 로 초기화되고, 함수 선언문을 통해 암묵적으로 생성된 식별자는 함수 객체로 초기화 된다. var 키워드 변수 호이스팅은 undefined 로 평가되지만 함수 선언문의 함수 호이스팅은 호출이 가능하다.
변수 할당문의 값은 할당문이 실행되는 시점인 런타임에 평가되므로 함수 표현식의 함수 리터럴도 할당문이 실행되는 시점에 평가되어 함수 객체가 된다.
함수 표현식으로 함수를 정의하면 함수 호이스팅이 아닌 변수 호이스팅이 발생한다. 함수 표현식 이전에 함수를 참조하면 undefined 로 평가된다. 이때 함수를 호출하는 것은 undefined 를 호출하는 것과 같으므로 타입 에러가 발생하는 것이다. 함수 표현식은 반드시 표현식 이후에 참조 또는 호출해야 한다.
함수 호이스팅은 함수를 호출하기 전에 함수를 선언해야 한다는 규칙을 무시하기 때문에 함수 선언문 대신 함수 표현식을 사용할 것을 권장한다.

함수 호출

함수를 호출하면 현재 실행 흐름을 중단하고 호출된 함수로 실행 흐름을 옮긴다. 매개변수에 인수가 순서대로 할당되고, 함수 몸체의 문들이 실행되기 시작한다.
함수가 호출되면 함수 몸체 내에서 암묵적으로 매개변수가 생성되고 일반 변수처럼 undefined로 초기화 되고 인수가 순서대로 할당된다.
매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조 가능하며 외부에서는 참조할 수 없다. 매개변수의 스코프(유효 범위)는 함수 내부다.
```
function add(x, y) {
  console.log(x, y); // 2 5
  return x + y;
}

add(2, 5);

console.log(x, y); // ReferenceError
```
매개변수 x, y 는 함수 몸체 내부에서만 참조 가능하다.
초가된 인수는 버려지지 않는다. 모든 인수는 암묵적으로 arguments 객체의 프로퍼티로 보관된다.
```
function add(x, y) {
  console.log(arguments);
  // Arguments(3) [2, 5, 10, callee: f, Symbol(Symbol.iterator): f]

  return x + y;
}

console.log(add(2, 5, 10)); // 7
```
arguments 객체는 함수를 정의할 때 매개변수 개수를 확정할 수 없는 가변 인자 함수를 구현할 때 유용하게 사용된다.
자바스크립트 함수는 매개변수, 인수의 개수가 일치하는지 확인하지 않는다.
자바스크립트는 동적 타입 언어이므로 매개변수의 타입을 사전에 지정할 수 없다.

반환문

함수는 return 을 통해 표현식(반환값)으로 이루어진 반환문을 사용해 실행 결과를 함수 외부로 반환할 수 있다.
반환문은 함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나간다. 반환문 이후의 다른 문은 실행되지 않고 무시한다.
반환문은 return 뒤에 오는 표현식을 평가해 반환한다.

참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

매개변수를 통해 전달받은 원시 타입 인수와 객체 타입 인수를 함수 몸체에서 변경하면 어떻게 될까?
```
function changeVal(primitive, obj) {
  primitive += 100;
  obj.name = "Kim";
}

var num = 100;
var person = { name: "Lee" };

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

// 원시 값은 값 자체가 복사되어 전달되고 객체는 참조 값이 복사되어 전달
changeVal(num, person);

// 원시 값은 원본이 훼손되지 않는다.
console.log(num); // 100

// 객체는 원본이 훼손된다.
console.log(person); // {name: "Kim"}
```
원시 타입 인수는 값 자체가 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 원본은 훼손되지 않고 부수 효과도 발생하지 않는다.
반면에, 객체 타입 인수는 참조 값이 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 객체를 변경할 경우 원본이 훼손된다. 원본 객체가 변경되는 부수 효과가 발생한다.

객체가 변경할 수 있는 값이며, 참조에 의한 전달 방식으로 동작하기 때문에 발생하는 부작용이다.

이러한 문제의 해결 방법 중 하나는 객체를 불변 객체(immutable object)로 만들어 사용하는 것이다.
불변 객체로 만들어 사용하면 객체의 복사본을 새롭게 생성하는 비용은 들지만 객체를 마치 원시 값처럼 변경 불가능한 값으로 동작하게 만든다.
외부 상태를 변경하지 않고 외부 상태에 의존하지도 않는 함수를 순수 함수라 한다. 순수 함수를 통해 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고 안정성을 높이려는 프로그래밍 패러다임을 함수형 프로그래밍이라 한다.

다양한 함수의 형태

재귀 함수

함수가 자기 자신을 호출하는 것을 재귀 호출(recursive call)이라 한다. 재귀 함수(recursive function)는 자기 자신을 호출하는 행위, 재귀 호출을 수행하는 함수를 말한다.

재귀 함수는 반복되는 처리를 위해 사용한다. 10부터 0까지 출력하는 재귀 함수를 구현해 보자.

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

countdown(10);

재귀 함수는 자신을 무한 재귀 호출하기 때문에 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 반드시 만들어야 한다. 탈출 조건이 없으면 함수가 무한 호출되어 스택 오버플러(stack overflow)에러가 발생한다. 따라서 반복문보다 재귀 함수를 사용하는 편이 직관적으로 이해하기 쉬울 때만 한정적으로 사용하는 것이 바람직하다.

중첩 함수

함수 내부에 정의된 함수를 중첩 함수 또는 내부 함수라 한다. 중첩 함수를 포함하는 함수는 외부 함수라 한다.
중첩 함수는 외부 함수 내부에서만 호출 가능하다.
중첩 함수는 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수의 역할을 한다.

콜백 함수

함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를 콜백 함수라 한다.
매개변수를 통해 함수의 외부에서 콜백 함수를 전달받은 함수를 고차 함수(Higher-Order Function, HOF)라고 한다.
고차 함수는 콜백 함수를 자신의 일부분으로 합성한다.
콜백 함수는 고차 함수에 의해 호출되며, 고차 함수는 필요에 따라 콜백 함수에 인수를 전달할 수 있다.

순수 함수, 비순수 함수

함수형 프로그래밍에서는 부수 효과가 없는 함수를 순수 함수(pure function)이라 하고, 부수 효과가 있는 함수를 비순수 함수(inpure function)이라 한다.

외부 상태에 의존하지 않고 변경하지도 않음 -> 부수 효과 없음
외부 상태에 의존하거나 외부 상태를 변경함 -> 부수 효과 있음

프론트엔드 개발자..? 쉽지 않겠는걸.. 그치만 재밌는데? 좋아~ 가보자구!

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함수

함수란?

함수를 사용하는 이유

함수 리터럴

함수 정의

함수 선언문

함수 표현식

함수 생성 시점과 함수 호이스팅

함수 호출

반환문

참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

다양한 함수의 형태

재귀 함수

중첩 함수

콜백 함수

순수 함수, 비순수 함수

모던 자바스크립트 Deep Dive - 11 원시 값과 객체의 비교

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