함수 그 뒷 이야기,,,

참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

원시 값은 값에 의한 전달, 객체는 참조에 의한 전달 방식으로 동작한다.

매개변수도 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급되므로 매개변수 또한 타입에 따라 값에 의한 전달, 참조에 의한 전달 방식을 따른다.

// 매개변수 primitive는 원시값을 전달받고, 매개변수 obj는 객체를 전달받는다.
function changeVal(primitive, obj) {
  primitive += 100;
  obj.name = 'Kim';
}

// 외부 상태
var num = 100;
var person = { name: 'Lee' };

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

// 원시값은 값 자체가 복사되어 전달되고 객체는 참조값이 복사되어 전달된다.
changeVal(num, person);

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

// 객체는 원본이 훼손된다.
console.log(person); // {name: "Kim"}

▪️ 원시 타입 인수는 값 자체가 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 그 값을 변경(재할당을 통한 교체)해도 원본은 훼손되지 않는다.

✔️ 함수 외부에서 함수 몸체 내부로 전달한 원시 값의 원본을 변경하는 어떠한 부수 효과도 발생하지 않는다.

▪️ 객체 타입 인수는 참조 값이 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 참조 값을 통해 객체를 변경할 경우 원본이 훼손된다.

✔️ 함수 외부에서 함수 몸체 내부로 전달한 참조 값에 의해 원본 객체가 변경되는 부수 효과가 발생한다.

이처럼 함수 외부 상태(person 변수)를 변경하면 상태 변화를 추적하기 어려워진다.
이는 코드의 복잡성을 증가시키고 가독성을 해치는 원인이 된다.

객체는 변경이 가능하고, 참조에 의한 전달 방식으로 동작하기 때문에 발생하는 부작용이다.
객체의 변경을 추적하려면 옵저버 패턴 등을 통해 객체 참조를 공유하는 모든 것에서 변경 사실을 통지하고 이에 대처하는 추가 대응이 필요하다.

✔️ 해결 방법 중 하나는 객체를 불변 객체로 만들어 사용하는 것이다.
→ 객체를 마치 원시 값처럼 변경 불가능한 값으로 동작하게 만든다.
→ 객체의 상태 변경을 불가능하게 하고 객체의 상태 변경이 필요한 경우에는 객체의 방어적 복사를 통해 원본 객체를 완전히 복제(깊은 복사)하여 새로운 객체를 생성하고 재할당을 통해 교체한다.

외부 상태를 변경하지 않고 외부 상태에 의존하지도 않는 함수를 순수 함수라고 한다.

함수의 형태

즉시 실행 함수

함수 정의와 동시에 즉시 호출되는 함수를 즉시 실행 함수라고 한다.

즉시 실행 함수는 단 한 번만 호출되며 다시 호출할 수 없다.

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

⚠️ 즉시 실행 함수는 익명 함수를 사용하는 것이 일반적이지만 기명 즉시 실행 함수도 사용할 수 있다. 하지만 그룹 연산자(...) 내의 기명 함수는 함수 선언문이 아니라 함수 리터럴로 평가되며 함수 이름은 함수 몸체에서만 참조할 수 있는 식별자이므로 다시 호출할 수는 없다.

▪️ 즉시 실행 함수는 반드시 그룹 연산자로 감싸야 한다.

그룹 연산자로 함수를 묶은 이유는 먼저 함수 리터럴을 평가해서 함수 객체를 생성하기 위해서다.

(function () {
  // ...
}());

(function () {
  // ...
})();

!function () {
  // ...
}();

+function () {
  // ...
}();

▪️ 첫 번째 방식이 가장 일반적이다.

즉시 실행 함수도 일반 함수처럼 값을 반환할 수 있고 인수를 전달할 수도 있다.

// 즉시 실행 함수도 일반 함수처럼 값을 반환할 수 있다.
var res = (function () {
  var a = 3;
  var b = 5;
  return a * b;
}());

console.log(res); // 15

// 즉시 실행 함수에도 일반 함수처럼 인수를 전달할 수 있다.
res = (function (a, b) {
  return a * b;
}(3, 5));

console.log(res); // 15

재귀 함수

함수가 자기 자신을 호출하는 것을 재귀 호출recursive call이라 한다.

재귀 함수는 자기 자신을 호출하는 행위, 재귀 호출을 수행하는 함수를 말한다.

▪️ 재귀 함수는 반복되는 처리를 위해 사용한다.

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

countdown(10);

// 반복문을 사용하지 않고 구현이 가능하다.

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

countdown(10);

함수 이름은 함수 몸체 내부에서만 유효하기 때문에 함수 내부에서는 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 해야 한다.

// 함수 표현식
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 호출하기 때문에 재귀 함수 내에는 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 만들어야 한다.

탈출 조건이 없으면 함수가 무한 호출되어 스택 오버플로stack overflow 에러가 발생한다.

중첩 함수

함수 내부에 정의된 함수를 중첩 함수 또는 내부 함수라 한다.
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;

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

  inner();
}

outer();

⚠️ if 문이나 for 문 등의 코드 블록 내에서도 정의할 수 있지만, 호이스팅으로 인해 혼란이 발생할 수 있으므로 if 문이나 for 문 등의 코드 블록에서 함수 선언문을 통해 함수를 정의하지 말자.

콜백 함수

// n만큼 어떤 일을 반복한다
function repeat1(n) {
  // i를 출력한다.
  for (var i = 0; i < n; i++) console.log(i);
}

repeat1(5); // 0 1 2 3 4

// n만큼 어떤 일을 반복한다
function repeat2(n) {
  for (var i = 0; i < n; i++) {
    // i가 홀수일 때만 출력한다.
    if (i % 2) console.log(i);
  }
}

repeat2(5); // 1 3

위 repeat 함수는 console.log(i)에 강하게 의존하고 있어 반복문 내부에서 다른 일이 하고 싶다면 함수를 새로 정의해야 한다.

⭐ 함수의 변하지 않는 공통 로직은 미리 정의해 두고, 경우에 따라 변경되는 로직은 추상화하여 함수 외부에서 함수 내부로 정의하면 위 문제를 해결할 수 있다.

// 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

함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를 콜백 함수라고 하며, 매개 변수를 통해 함수의 외부에서 콜백 함수를 전달받은 함수를 고차 함수라고 한다.

중첩 함수처럼 헬퍼 역할을 한다는 점은 비슷하지만, 중첩 함수는 고정되어 있어서 교체가 곤란하다. 하지만 콜백 함수는 함수 외부에서 고차 함수 내부로 주입하기 때문에 자유롭게 교체가 가능하다.

고차 함수는 콜백 함수를 자신의 일부분으로 합성한다.

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

따라서 고차 함수에 콜백 함수를 전달할 때 콜백 함수를 호출하지 않고 함수 자체를 전달해야 한다.

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

// 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

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

▪️ 콜백 함수는 함수형 프로그래밍 패러다임 뿐만 아니라 비동기 처리(이벤트, Ajax 통신, 타이머 함수 등), 배열 고차 함수에서도 사용된다.

순수 함수와 비순수 함수

어떤 외부 상태에 의존하지도 않고 변경하지도 않는, 부수효과가 없는 함수를 순수 함수, 부수효과가 있는 함수를 비순수 함수라고 한다.

✔️ 순수 함수는 어떤 외부 상태에도 의존하지 않고 오직 매개변수를 통해 함수 내부로 전달된 인수에게만 의존해 값을 생성하여 반환한다.

⚠️ 외부 상태(전역 변수, 서버 데이터, 파일, DOM 등)에는 의존하지 않지만 그 내부 상태가 호출될 때마다 변화하는 값이면 순수 함수가 아니다.

순수 함수는 일반적으로 최소 하나 이상의 인수를 전달받는다.
인수를 전달받지 않는 순수 함수는 언제나 동일한 값을 반환하므로 결국 상수와 같다.
(의미가 없다.)

▪️ 순수 함수는 인수를 변경하지 않는다.
즉, 순수 함수는 인수의 불변성을 유지한다.

▪️ 외부 상태를 변경하지 않는다.
순수 함수는 어떤 외부 상태에도 의존하지 않으며 외부 상태를 변경하지도 않는다.

var count = 0; // 현재 카운트를 나타내는 상태

// 순수 함수 increase는 동일한 인수가 전달되면 언제나 동일한 값을 반환한다.
function increase(n) {
  return ++n;
}

// 순수 함수가 반환한 결과값을 변수에 재할당해서 상태를 변경
count = increase(count);
console.log(count); // 1

count = increase(count);
console.log(count); // 2

✔️ 비순수 함수는 외부 상태에 따라 반환값이 달라진다. (외부 상태에 의존한다.)

▪️ 함수의 외부 상태를 변경하는 부수 효과가 있다.

var count = 0; // 현재 카운트를 나타내는 상태: increase 함수에 의해 변화한다.

// 비순수 함수
function increase() {
  return ++count; // 외부 상태에 의존하며 외부 상태를 변경한다.
}

// 비순수 함수는 외부 상태(count)를 변경하므로 상태 변화를 추적하기 어려워진다.
increase();
console.log(count); // 1

increase();
console.log(count); // 2

⚠️ 함수 내부에서 외부 상태를 직접 참조하지 않더라도 매개변수를 통해 객체를 전달받으면 비순수 함수가 된다.

함수형 프로그래밍은 결국 순수 함수를 통해 부수 효과를 최대한 억제해 오류를 피하고 프로그램 안정성을 높이려는 노력의 일환이다.