12 함수

12.1 함수란?

함수는 자바스크립트에서 가장 중요한 핵심 개념이다.

프로그래밍 언어의 함수는 일련의 과정을 문statement으로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것이다.

함수 내부로 입력을 전달하는 변수를 [매개변수]parameter, 매개변수에 입력되는 것을 [인수]argument, 출력을 [반환 값]return value이라고 한다.

함수는 [함수 정의]function definition를 통해 생성되며, 정의 이후에 인수를 전달하며 실행을 명시적으로 지시하는 과정인 [함수 호출]function call/invoke시 함수가 실행된다.

12.2 함수를 사용하는 이유

함수는 필요할 때 여러 번 호출할 수 있으며 코드의 재사용이라는 측면에서 매우 유용하다.

또한 코드의 재사용을 높이는 함수는 유지보수의 편의성을 높이고 실수를 줄여 코드의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

함수는 객체 타입의 값이기에 이름(식별자)가 존재하고 적절한 함수 이름은 코드의 가독성을 높인다.

12.3 함수 리터럴

함수는 객체 타입의 값이다. 숫자 값은 숫자 리터럴로 생성하고 객체를 객체 리터럴로 생성하는 것처럼 함수도 [함수 리터럴]로 생성할 수 있다.

함수 리터럴은 function키워드, 함수 이름, 매개변수 목록, 함수 몸체로 구성된다.

함수 리터럴의 구성요소

함수 리터럴은 평가되어 객체 값을 생성한다. 즉 함수는 객체다. 하지만 일반 객체는 호출할 수 없지만 함수는 호출할 수 있다는 차이가 있다. 함수가 객체라는 사실은 다른 프로그래밍 언어와 구별되는 자바스크립트의 중요한 특징이다. 18장 '함수와 일급 객체'에서 자세히 다룬다.

12.4 함수 정의

함수 정의 방식은 크게 네가지가 있다.

1. 함수 선언문

2. 함수 표현식

3. Function 생성자 함수

4. 화살표 함수 (ES6)

모든 방식은 함수를 정의한다는 공통점이 있지만 미묘한 차이점이 존재한다.

함수 표현식으로 함수를 정의할 때 함수 리터럴 방식을 사용한다. 함수 선언문도 내부적으로 자바스크립트 엔진이 기명 함수 표현식으로 변환하므로 결국 함수 리터럴 방식을 사용한다.

따라서 함수 선언문과 함수 표현식은 모두 함수 리터럴 방식으로 함수를 정의하는데 이것은 결국 내장 함수 Function 생성자 함수로 함수를 생성하는 것을 단순화시킨 short-hand(축약법)이다.

12.4.1 함수 선언문

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

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

// 함수 호출
console.log(add(2, 5)); // 7

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

함수 선언문은 표현식이 아닌 문이다. ->따라서 개발자도구에서 undefined가 출력된다.

• 표현식이 아닌 문은 변수에 할당될 수 없지만 아래 코드를 보면 변수에 할당되는 것처럼 보인다. 이는 자바스크립트 엔진이 코드의 문맥에 따라 동일한 함수 리터럴을 '표현식이 아닌 문'인 함수 선언문으로 해석하는 경우와 '표현식인 문'인 함수 리터럴 표현식으로 해석하는 경우가 있기 때문이다.

// 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)); // 7

• 함수 이름은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자다. 따라서 아래 예제 bar 함수는 식별자가 없기에 호출할 수 없다.

• 하지만 첫 번째 함수 선언문으로 정의된 함수 foo는 호출할 수 있다. foo는 자바스크립트 엔진이 암묵적으로 생성한 식별자이기에 호출이 가능하다. 즉, 함수 이름으로 호출된 것처럼 보이지만 식별자로 호출된 것이다.

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

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

12.4.2 함수 표현식

함수의 일급객체 특성을 이용하여 함수 리터럴 방식으로 함수를 정의하고 변수에 할당할 수 있는데 이러한 방식을 함수 표현식(Function expression)이라 한다.

자바스크립트의 함수는 일급객체이기 때문에 변수에 할당하는 등 값처럼 자유롭게 사용할 수 있다. [함수 표현식]이란 '함수 리터럴로 생성한 함수 객체를 변수에 할당하는 정의 방식'이다.

// 함수 표현식
var add = function (x, y) {
  return x + y;
};

console.log(add(2, 5)); // 7

[함수 선언문]은 '표현식이 아닌 문'이고 [함수 표현식]은 '표현식인 문'이다. 따라서 미묘하지만 중요한 차이가 있다.

12.4.3 함수 생성 시점과 함수 호이스팅

아래 코드를 보면 [함수 선언문]으로 정의한 함수는 선언 이전에 호출할 수 있지만, [함수 표현식]으로 정의한 함수는 표현식 이전에 호출할 수 없다.

// 함수 참조
console.dir(add); // ƒ 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 선언문] = 함수 호이스팅

[함수 표현식] = 변수 호이스팅

임을 주의하고 볼 것!

이처럼 [함수 선언문]이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트의 고유 특징을 [함수 호이스팅]이라 한다.

[함수 표현식]은 변수 호이스팅에 해당되기 때문에 런타임 이전 식별자에 undefined로 초기화 되고, 런타임에 함수 표현식 파트에 가서야 할당이 이루어진다.

반면 [함수 선언문]은 런타임 이전에 자바스크립트 엔진에 의해서 암묵적으로 생성된 식별자는 함수 객체로 초기화한다.

12.4.4 Function 생성자 함수

Function 생성자 함수로 생성하는 방식은 일반적이지 않으며 바람직하지 않고, Function 생성자 함수는 클로저closure를 생성하지 않는 등 함수 선언문이나 함수 표현식과 다르게 동작한다.

12.4.5 화살표 함수

[화살표 함수]arrow function는 ES6에서 도입된 방식이며 function키워드 대신 화살표( => )를 사용해 조금더 간략한 함수를 선언할 수 있다. 또한 항상 익명 함수로 정의한다. 이는 표현만 간략한 것이 아닌 내부 동작 또한 간략화 되어있다.

// 화살표 함수
const add = (x, y) => x + y;
console.log(add(2, 5)); // 7

12.5 함수 호출

함수는 식별자와 한 쌍의 소괄호()인 함수 호출 연산자로 호출한다.

12.5.1 매개변수parameter와 인수argument

함수 외부에서 내부로 값을 전달하기 위해서는 [매개변수]를 통해 [인수]를 전달한다.

매개변수의 스코프(유효 범위)는 함수 내부이다. 13장 '스코프' 참조.

매개변수의 개수와 인수의 개수가 일치하는지 아닌지는 체크하지 않는다. 하지만 두 개수가

• 매개변수 > 인수 : 부족한 매개변수 undefined 로 초기화된 상태로 실행된다.

• 매개변수 < 인수 : 초과된 인수 무시된다.

12.5.2 인수 확인

자바스크립트 함수는 인수의 타입을 검사하지 않는다. 자바스크립트는 [동적 타입 언어]이고 따라서 매개변수의 타입을 사전에 지정할 수 없다. 따라서 'TypeScript'와 같은 정적 타입을 선언할 수 있는 상위 확장을 도입해서 컴파일 시점에 부적절한 호출을 방지할 수 있게 하는 것도 하나의 방법이다.

• 다만 arguments의 객체를 통해 인수 개수를 확인할 수 있다.

function add(x, y) {
  if (typeof x !== 'number' || typeof y !== 'number') {
    // 매개변수를 통해 전달된 인수의 타입이 부적절한 경우 에러를 발생시킨다.
    throw new TypeError('인수는 모두 숫자 값이어야 합니다.');
  }

  return x + y;
}

console.log(add(2));        // TypeError: 인수는 모두 숫자 값이어야 합니다.
console.log(add('a', 'b')); // TypeError: 인수는 모두 숫자 값이어야 합니다.

• 또한 ES6에서 도입된 매개변수 기본값을 사용할 수도 있다.

function add(a = 0, b = 0, c = 0) {
  return a + b + c;
}

console.log(add(1, 2, 3)); // 6
console.log(add(1, 2)); // 3
console.log(add(1)); // 1
console.log(add()); // 0

12.5.3 매개변수의 최대 개수

매개변수는 순서에 의미가 있으며 최대 개수는 제한이 없으나, 이상적인 함수는 한 가지 일만 해야 하며 가급적 작게 만들어야 하며 가급적 작게 만들어야 하기에 이상적인 매개변수는 0개이고 최대 3개를 넘지 않는 것을 권장한다.

12.5.4 반환문

함수는 return 키워드와 표현식으로 (반환값)으로 이뤄진 바환문을 이용해 실행 결과를 외부로 반환할 수 있다. 함수 호출은 표현식이다. 함수 호출 표현식은 return 키워드가 반환한 표현식의 평가결과, 즉 반환값으로 평가된다.

반환문의 역할은 두 가지다.

1. 반환문은 함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나가며 이후 문이 존재해도 무시한다.

2. 반환문은 return 키워드 뒤에 오는 표현식을 반환하며, 명시적인 지정이 없다면 undefined를 반환한다.

반환문은 생략할 수 있으며 이 때 암묵적으로 undefined를 반환한다.

12.6 참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경

원시값은 '값에의한 전달', 객체는 '참조에 의한 전달'방식으로 동작한다.

// 매개변수 primitive는 원시 값을 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"}

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

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

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

위의 매개변수 obj는 전달받은 객체타입 인수를 직접 변경한다. 객체 타입 인수는 참조 값이 복사되어 전달되기에 원본이 훼손된다. 이러한 현상은 코드의 복잡성을 증가시키고 가독성을 해치는 원인이 된다.

이러한 문제의 해결방법으로는 불변객체 (16.5.4 불변객체)로 만들어 원시값처럼 변경이 불가능하도록 만들어서 사용하거나, 방어적 복사를 통해 깊은 복사를 해서 원본과 동일한 새로은 객체를 생성하고 재할당을 통해서 교체하는 방법이 있다.

12.7 다양한 함수의 형태

12.7.1 즉시 실행 함수

정의와 동시에 즉지 호출되는 함수이며 단 한번만 호출되고 다시 호출할 수 없다.

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

12.7.2 재귀함수

함수가 자기 자신을 호출하는 것을 재귀 호출이라고 한다. 재귀 함수 내에는 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출조건을 반드시 만들어야 한다.

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

countdown(10);

12.7.3 중첩 함수

함수의 내부에 정의된 함수를 [중첩 함수] 또는 [내부 함수]라고 부르며, 중첩 함수를 포함하는 함수는 [외부함수]라고 부른다.

12.7.4 콜백함수

어떤 일을 반복하는 repeat 함수를 정의할 때 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 repeat함수는 경우에 따라 변경되는 일을 함수 f로 추상화했고 이를 외부에서 전달받는다.

이처럼 함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를[콜백함수]Callback Function라고 하며, 매개변수를 통해 함수의 외부에서 콜백함수를 전달받은 함수를 [고차함수]Higher-Order Function라고 한다.

12.7.5 순수 함수와 비순수 함수

[순수 함수]란 어떤 외부 상태에 의존하지 않고 외부상태를 변경하지도 않는, 즉 부수효과가 없는 함수를 칭한다.

[비순수 함수]는 순수함수의 반대이다. 비순수 함수는 외부 상태를 변경하는 부수효과가 있다.

함수가 외부 상태를 변경하면 상태 변화를 추적하기 어렵다. 비순수 함수를 최대한 줄이는 것은 부수효과를 최대한 억제하는 것과 같다.

따라서 [함수형 프로그래밍]은 순수 함수와 보조 함수의 조합을 통해 외부 상태를 변경하는 부수효과를 최소화하여 불변성을 지향하는 프로그래밍 패러다임이다. 로직 내에 조건문, 반복문을 제거해서 복잡성을 해결하고, 변수 사용을 억제하거나 생명주기를 최소화해서 상태 변경 피해 오류를 최소화하는 것을 목표로 한다.

자바스크립트는 멀티 패러다임 언이이므로 객체지향 프로그래밍뿐만 아니라 함수형 프로그래밍을 적극적으로 활용하고 있다.