12.1. 함수란?
함수는 자바스크립트에서 가장 중요한 핵심 개념이다. 프로그래밍 언어에서 함수는 일련의 과정을 문(statement)으로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것이다. 이때 함수 내부로 입력을 전달받는 변수를 매개변수(parameter), 입력을 인수(argument), 출력을 반환값(return value)이라 한다.
함수는 함수 정의(function definition)를 통해 생성한다. 다만, 함수 정의만으로 함수가 실행되는 것은 아니다. 인수를 매개변수를 통해 함수에 전달하면서 함수의 실행을 명시적으로 지시해야 한다. 이를 함수 호출(function call/invoke)이라 한다.
// 함수 정의
function add(x, y) {
return x + y;
}
// 함수 호출
var result = add(2, 5);
// 함수 add에 인수 2, 5를 전달하면서 호출하면 반환값 7을 반환한다.
console.log(result); // 7
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12.2. 함수를 사용하는 이유
함수는 몇 번이든 호출할 수 있으므로 코드의 재사용이라는 측면에서 매우 유용하다. 코드의 중복을 억제하고 재사용성을 높이는 함수는 유지보수의 편의성을 높이고 실수를 줄여 코드의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.
12.3. 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, 매개변수 목록, 함수 몸체로 구성된다.
// 변수에 함수 리터럴을 할당
var f = function add(x, y) {
return x + y;
};
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함수는 객체지만 일반 객체와는 다르다. 일반 객체는 호출할 수 없지만 함수는 호출할 수 있다. 그리고 일반 객체에는 없는 함수 객체만의 고유한 프로퍼티를 갖는다.
함수가 객체라는 사실은 다른 프로그래밍 언어와 구별되는 자바스크립트의 중요한 특징이다. 이에 대해서는 18장 “함수와 일급 객체”에서 자세히 살펴보자.
12.4. 함수 정의
함수 정의란 함수를 호출하기 이전에 인수를 전달받을 매개변수와 실행할 문들, 그리고 반환할 값을 지정하는 것을 말한다. 함수를 정의하는 방법에는 크게 4가지가 있다.
1.2.4.1. 함수 선언문
함수 선언문은 함수 리터럴과 형태가 동일하다.
// 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
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단, 함수 리터럴은 함수 이름을 생략할 수 있으나 함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없다.
// 함수 선언문은 함수 이름을 생략할 수 없다.
function (x, y) {
return x + y;
}
// SyntaxError: Function statements require a function name
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함수 선언문은 표현식이 아닌 문이다. 그래서 함수 선언문도 표현식이 아닌 문이므로 변수에 할당할 수 없다. 하지만 다음 예제를 보면 함수 선언문이 변수에 할당되는 것처럼 보인다.
// 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
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위 예제에서는 function add(x, y) { … }가 함수 리터럴(= 함수 표현식)로 취급된다. var add = … 이렇게 변수에 할당되고 있으니까 자바스크립트는 이걸 표현식으로 해석해서 잘 작동한다. 즉, function 키워드를 썼다고 무조건 함수 선언문으로 보는 게 아니라, 코드의 문맥에 따라 표현식처럼 동작할 수도 있다.
왜 문맥에 따라 해석이 달라질까?
자바스크립트는 { } 블록 안에 있는 코드를 보고, 이게 코드 블록인지 객체 리터럴인지, 함수 선언인지 함수 표현식인지 구분한다.
가령 코드 블록 밖이나, 함수 바깥에서 단독으로 function으로 시작하면 자바스크립트 엔진은 이걸 선언문으로 해석한다.
// 기명 함수 리터럴을 단독으로 사용하면 함수 선언문으로 해석된다.
// 함수 선언문에서는 함수 이름을 생략할 수 없다.
function foo() { console.log('foo'); }
foo(); // foo
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하지만, 그룹 연산자 () 내에 있는 함수 리터럴(bar)은 함수 선언문으로 해석되지 않고 함수 리터럴 표현식으로 해석한다.
// 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
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이처럼 코드의 문맥에 따라 함수 선언문 또는 함수 리터럴 표현식으로 해석된다. 둘 다 함수 객체를 생성한다는 점에서 동일하지만 호출에 큰 차이가 있다. 위 예제에서 함수 선언문으로 생성된 foo는 호출할 수 있으나 함수 리터럴 표현식으로 생성된 bar는 호출할 수 없다. 그 이유를 살펴보자.
함수 리터럴에서 함수 이름은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자다. 이는 함수 몸체 외부에서는 함수 이름으로 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.
하지만 함수 선언문으로 정의된 함수는 foo라는 이름으로 호출할 수 있었다. 마찬가지로 foo도 함수 몸체 내부에서만 유효한 식별자인 함수 이름이므로 foo로 함수를 호출할 수 없어야 한다. 하지만 자바스크립트 엔진은 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고, 거기에 함수 객체를 할당한다. 함수 객체를 가리키는 식별자가 있어야 생성된 함수 객체를 참조할 수 있고 호출할 수 있기 때문이다.
함수는 함수 이름으로 호출하는 것이 아니라 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출한다. 즉, 함수 선언문으로 생성한 함수를 호출한 것은 함수 이름 add가 아니라 자바스크립트 엔진이 암묵적으로 생성한 식별자 add인 것이다. 함수 이름과 변수 이름이 일치하므로 함수 이름으로 호출되는 듯하지만 사실은 식별자로 호출된 것이다.
12.4.2. 함수 표현식
사실은 위 의사 코드가 바로 다음에 살펴볼 함수 표현식이다. 결론적으로 자바스크립트 엔진은 함수 선언문을 함수 표현식으로 변환해 함수 객체를 생성한다고 생각할 수 있다.
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 표현식(function expression)이라 한다.
// 함수 표현식
var add = function (x, y) {
return x + y;
};
console.log(add(2, 5)); // 7
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함수 리터럴의 함수 이름은 생략할 수 있다. 이러한 함수를 익명 함수라 한다. 함수 표현식의 함수 리터럴은 함수 이름을 생략하는 것이 일반적이다.
// 기명 함수 표현식
var add = function foo (x, y) {
return x + y;
};
// 함수 객체를 가리키는 식별자로 호출
console.log(add(2, 5)); // 7
// 함수 이름으로 호출하면 ReferenceError가 발생한다.
// 함수 이름은 함수 몸체 내부에서만 유효한 식별자다.
console.log(foo(2, 5)); // ReferenceError: foo is not defined
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12.4.3. 함수 생성 시점과 함수 호이스팅
함수 선언문과 함수 표현식은 서로 유사하게 동작하는 것처럼 보인다. 하지만 함수 선언문은 “표현식이 아닌 문”이고 함수 표현식은 “표현식인 문”이다. 따라서 미묘하지만 중요한 차이가 있다. 다음 예제를 살펴보자.
// 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;
};
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함수 선언문으로 정의한 함수와 함수 표현식으로 정의한 함수의 생성 시점은 다르다.
함수 선언문으로 함수를 정의하면 런타임 이전에 함수 객체가 먼저 생성된다. 따라서 함수 선언문 이전에 함수를 참조할 수 있으며 호출할 수도 있다. 이처럼 함수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징을 함수 호이스팅(function hoisting)이라 한다.
함수 표현식은 변수에 할당되는 값이 함수 리터럴인 문이다. 따라서 함수 표현식은 변수 선언문과 변수 할당문을 한 번에 기술한 축약 표현과 동일하게 동작한다. 변수 선언은 런타임 이전에 실행되어 undefined로 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 호이스팅은 함수를 호출하기 전에 반드시 함수를 선언해야 한다는 당연한 규칙을 무시한다. 이 같은 문제 때문에 함수 선언문 대신 함수 표현식을 사용할 것을 권장한다.
12.4.4. 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. 이 방식으로 함수를 생성하는 것은 일반적이지 않으며 바람직하지도 않다고 한다.
var add = new Function('x', 'y', 'return x + y');
console.log(add(2, 5)); // 7
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12.4.5. 화살표 함수
ES6에서 도입된 화살표 함수(arrow function)는 function 키워드 대신 화살표 ⇒를 사용해 좀 더 간략한 방법으로 함수를 선언할 수 있다. 화살표 함수는 항상 익명 함수로 정의한다.
// 화살표 함수
const add = (x, y) => x + y;
console.log(add(2, 5)); // 7
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화살표 함수는 기존의 함수 선언문 또는 함수 표현식을 완전히 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. 화살표 함수에 대해서는 26.3절 “화살표 함수”에서 자세히 살펴보자.
12.5. 함수 호출
함수는 함수를 가리키는 식별자와 한 쌍의 소괄호인 함수 호출 연산자로 호출한다.
12.5.1. 매개변수와 인수
함수를 실행하기 위해 필요한 값을 함수 외부에서 함수 내부로 전달할 필요가 있는 경우, 매개변수를 통해 인수를 전달한다. 인수는 값으로 평가될 수 있는 표현식이어야 한다.
// 함수 선언문
function add(x, y) {
return x + y;
}
// 함수 호출
// 인수 1과 2는 매개변수 x와 y에 순서대로 할당되고 함수 몸체의 문들이 실행된다.
var result = add(1, 2);
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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.
12.5.2. 인수 확인
자바스크립트 함수는 매개변수와 인수의 개수가 일치하는지 확인하지 않는다. 또한, 자바스크립트는 동적 타입 언어다. 따라서 자바스크립트 함수는 매개변수의 타입을 사전에 지정할 수 없다.
function add(x, y) {
return x + y;
}
console.log(add(2)); // NaN
console.log(add('a', 'b')); // 'ab'
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따라서 자바스크립트 경우 함수를 정의할 때 적절한 인수가 전달되었는지 확인할 필요가 있다.
•
타입 검증
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.
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•
인수가 전달되지 않은 경우 단축 평가를 사용해 매개변수에 기본값을 할당하는 방법
function add(a, b, c) {
a = a || 0;
b = b || 0;
c = 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
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•
ES6에서 도입된 매개변수 기본값을 사용하면 더 짧게 작성도 가능
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
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12.5.3. 매개변수의 최대 개수
함수의 매개변수는 코드를 이해하는 데 방해되는 요소이므로 이상적인 매개변수 개수는 0개이며 적을수록 좋다. 매개변수의 개수가 많다는 것은 함수가 여러 가지 일을 한다는 증거이므로 바람직하지 않다. 이상적인 함수는 한 가지 일만 해야 하며 가급적 작게 만들어야 한다.
따라서 매개변수는 최대 3개 이상을 넘지 않는 것을 권장한다. 만약 그 이상의 매개변수가 필요하다면 하나의 매개변수를 선언하고 객체를 인수로 전달하는 것이 유리하다. 객체를 인수로 사용하는 경우 프로퍼티 키만 정확히 지정하면 매개변수의 순서를 신경쓰지 않아도 된다. 다음은 jQuery의 ajax 메서드에 객체를 인수로 전달하는 예다.
$.ajax({
method: 'POST',
url: '/user',
data: { id: 1, name: 'Lee' },
cache: false
});
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하지만 주의할 것은 함수 외부에서 함수 내부로 전달한 객체를 함수 내부에서 변경하면 함수 외부의 객체가 변경되는 부수 효과(side effect)가 발생한다.
12.5.4. 반환문
함수는 return 키워드와 표현식(반환값)으로 이뤄진 반환문을 사용해 실행 결과를 함수 외부로 반환할 수 있다.
function multiply(x, y) {
return x * y; // 반환문
}
// 함수 호출은 반환값으로 평가된다.
var result = multiply(3, 5);
console.log(result); // 15
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함수 호출은 표현식이다. 함수 호출 표현식은 return 키워드가 반환한 표현식의 평가 결과, 즉 반환값으로 평가된다. 반환문 이후에 다른 문이 존재하면 그 문은 실행되지 않고 무시된다.
function multiply(x, y) {
return x * y; // 반환문
// 반환문 이후에 다른 문이 존재하면 그 문은 실행되지 않고 무시된다.
console.log('실행되지 않는다.');
}
console.log(multiply(3, 5)); // 15
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return 키워드 뒤에 반환값으로 사용할 표현식을 명시적으로 지정하지 않으면 undefined가 반환된다.
function foo () {
return;
}
console.log(foo()); // undefined
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반환문을 생략하면 암묵적으로 undefined가 반환된다.
function foo () {
// 반환문을 생략하면 암묵적으로 undefined가 반환된다.
}
console.log(foo()); // undefined
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12.6. 참조에 의한 전달과 외부 상태의 변경
아래 예제를 살펴보자.
// 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"}
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changeVal 함수는 매개변수를 통해 전달받은 원시 타입 인수와 객체 타입 인수를 함수 몸체에서 변경하고 있다. 이때 원시 타입 인수는 값 자체가 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 그 값을 변경해도 원본은 훼손되지 않는다. 다시 말해, 외부 상태, 즉 함수 외부에서 함수 몸체 내부로 전달한 원시 값의 원본을 변경하는 어떠한 부수 효과도 발생하지 않는다.
하지만 객체 타입 인수는 참조 값이 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 참조 값을 통해 객체를 변경할 경우 원본이 훼손된다. 다시 말해, 외부 상태, 즉 함수 외부에서 함수 몸체 내부로 전달한 참조 값에 의해 원본 객체가 변경되는 부수 효과가 발생한다.
이처럼 함수가 외부 상태를 변경하면 상태 변화를 추적하기 어려워진다. 이는 코드의 복잡성을 증가시키고 가독성을 해치는 원인이 된다. 이러한 현상은 객체가 변경할 수 있는 값이며, 참조에 의한 전달 방식으로 동작하기 때문에 발생하는 부작용이다.
옵저버 패턴(Observer Pattern)
복잡한 코드에서 의도치 않은 객체의 변경을 추적하는 것은 어려운 일이다. 객체의 변경을 추적하려면 옵저버 패턴 등을 통해 객체를 참조를 공유하는 모든 이들에게 변경 사실을 통지하고 이에 대처하는 추가 대응이 필요하다.
이러한 문제의 해결 방법 중 하나는 객체를 불편 객체(immutable object)로 만들어 사용하는 것이다. 객체의 복사본을 새롭게 생성하는 비용은 들지만 객체를 마치 원시 값처럼 변경 불가능한 값으로 동작하게 만드는 것이다. 이를 통해 객체의 상태 변경을 원천봉쇄하고 객체의 상태 변경이 필요한 경우네는 객체의 방어적 복사(defensive copy)를 통해 원본 객체를 완전히 복제(deep copy)하여 새로운 객체를 생성하고 재할당을 통해 교체한다.
이렇게 외부 상태를 변경하지 않고 외부 상태에 의존하지도 않는 함수를 순수 함수라 한다. 순수 함수를 통해 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이려는 프로그래밍 패러다임을 함수형 프로그래밍이라 한다.
12.7. 다양한 함수의 형태
12.7.1. 즉시 실행 함수
함수 정의와 동시에 즉시 호출되는 함수를 즉시 실행 함수(IIFE, Immediately Invoked Function Expression)라고 한다. 즉시 실행 함수는 단 한번만 호출되며 다시 호출할 수 없다.
// 익명 즉시 실행 함수
(function () {
var a = 3;
var b = 5;
return a * b;
}());
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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
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12.7.2. 재귀 함수
함수가 자기 자신을 호출하는 것을 재귀 호출(recursive call)이라 한다. 재귀 함수(recursive function)는 자기 자신을 호출하는 행위, 즉 재귀 호출을 수행하는 함수를 말한다.
재귀 함수는 반복되는 처리를 위해 사용한다. 예를 들어, 10부터 0까지 출력하는 함수를 구현해보자.
function countdown(n) {
for (var i = n; i >= 0; i--) console.log(i);
}
countdown(10);
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위 countdown 함수를 반복문 없이도 구현할 수 있는 방법이 있다. 바로 재귀 함수를 사용하는 것이다.
function countdown(n) {
if (n < 0) return;
console.log(n);
countdown(n - 1); // 재귀 호출
}
countdown(10);
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재귀 함수를 사용하면 반복되는 처리를 반복문 없이 구현할 수 있다. 예를 들어, 팩토리얼을 재귀 함수로 간단히 구현할 수 있다.
// 팩토리얼(계승)은 1부터 자신까지의 모든 양의 정수의 곱이다.
// n! = 1 * 2 * ... * (n-1) * n
function factorial(n) {
// 탈출 조건: n이 1 이하일 때 재귀 호출을 멈춘다.
if (n <= 1) return 1;
// 재귀 호출
return n * factorial(n - 1);
}
console.log(factorial(0)); // 0! = 1
console.log(factorial(1)); // 1! = 1
console.log(factorial(2)); // 2! = 2 * 1 = 2
console.log(factorial(3)); // 3! = 3 * 2 * 1 = 6
console.log(factorial(4)); // 4! = 4 * 3 * 2 * 1 = 24
console.log(factorial(5)); // 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120
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factorial 함수 내부에서 자기 자신을 호출할 때 사용한 식별자 factorial은 함수 이름이다. 함수 이름은 함수 몸체 내부에서만 유효하다. 따라서 함수 내부에서는 함수 이름을 사용해 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
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재귀 함수 내에는 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 반드시 만들어야 한다. 탈출 조건이 없으면 함수가 무한 호출되어 스택 오버플로(stack overflow) 에러가 발생한다. 재귀 함수는 반복되는 처리를 반복문 없이 구현할 수 있다는 장점이 있지만 무한 반복에 빠질 위험이 있기 때문에 주의해서 사양해야 한다. 따라서 재귀 함수는 반복문을 사용하는 것보다 재귀 함수를 사용하는 편이 더 직관적으로 이해하기 쉬울 때만 한정적으로 사용하는 것이 바람직하다.
function factorial(n) {
if (n <= 1) return 1;
var res = n;
while (--n) res *= n;
return res;
}
console.log(factorial(0)); // 0! = 1
console.log(factorial(1)); // 1! = 1
console.log(factorial(2)); // 2! = 2 * 1 = 2
console.log(factorial(3)); // 3! = 3 * 2 * 1 = 6
console.log(factorial(4)); // 4! = 4 * 3 * 2 * 1 = 24
console.log(factorial(5)); // 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120
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12.7.3. 중첩 함수
함수 내부에 정의된 함수를 중첩 함수(nested function) 또는 내부 함수(inner function)라 한다. 그리고 중첩 함수를 포함하는 함수는 외부 함수(outer function)라 부른다. 중첩 함수는 외부 함수 내부에서만 호출할 수 있다. 일반적으로 중첩 함수는 자신을 포함하는 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수(helper function)의 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();
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12.7.4. 콜백 함수
어떤 일을 반복 수행하는 repeat 함수를 정의해 보자.
// n만큼 어떤 일을 반복한다.
function repeat(n) {
// i를 출력한다.
for (var i = 0; i < n; i++) console.log(i);
}
repeat(5); // 0 1 2 3 4
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repeat 함수는 매개변수를 통해 전달받은 숫자만큼 반복하며 console.log(i)를 호출한다. 이때 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.
// 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
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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.
// 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
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위 repeat 함수는 경우에 따라 변경되는 일을 함수 f로 추상화했고 이를 외부에서 전달받는다. 자바스크립트의 함수는 일급 객체이므로 함수의 매개변수를 통해 함수를 전달할 수 있다. repeat 함수는 더 이상 내부 로직에 강력히 의존하지 않고 외부에서 로직의 일부분을 함수로 전달받아 수행하므로 더욱 유연한 구조를 갖게 되었다.
이처럼 함수의 매개변수를 통해 다른 함수의 내부로 전달되는 함수를 콜백 함수(callback function)라고 하며, 매개 변수를 통해 함수의 외부에서 콜백 함수를 전달받은 함수를 고차 함수(Higher-Order Function, HOF)라고 한다. 매개변수를 통해 함수를 전달받거나 반환값으로 함수를 반환하는 함수를 함수형 프로그래밍 패러다임에서 고차 함수라 한다. 고차 함수에 대해서는 27.9절 “배열 고차 함수”에서 자세히 살펴본다.
중첩 함수가 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수의 역할을 하는 것처럼 콜백 함수도 고차 함수에 전달되어 헬퍼 함수의 역할을 한다. 단, 중첩 함수는 고정되어 있어 교체하기 곤란하지만 콜백 함수는 함수 외부에서 고차 함수 내부로 주입하기 때문에 자유롭게 교체할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 고차 함수는 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 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
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이때 콜백 함수로서 전달된 함수 리터럴은 고차 함수가 호출될 때마다 평가되어 함수 객체를 생성한다. 따라서 콜백 함수를 다른 곳에서도 호출할 필요가 있거나, 콜백 함수를 전달받는 함수가 자주 호출된다면 함수 외부에서 콜백 함수를 정의한 후 함수 참조를 고차 함수에 전달하는 편이 효율적이다.
// logOdds 함수는 단 한 번만 생성된다.
var logOdds = function (i) {
if (i % 2) console.log(i);
};
// 고차 함수에 함수 참조를 전달한다.
repeat(5, logOdds); // 1 3
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콜백 함수는 함수형 프로그래밍 패러다임뿐만 아니라 비동기 처리(이벤트 처리, Ajax 통신, 타이머 함수 등)에 활용되는 중요한 패턴이다.
// 콜백 함수를 사용한 이벤트 처리
// myButton 버튼을 클릭하면 콜백 함수를 실행한다.
document.getElementById('myButton').addEventListener('click', function () {
console.log('button clicked!');
});
// 콜백 함수를 사용한 비동기 처리
// 1초 후에 메시지를 출력한다.
setTimeout(function () {
console.log('1초 경과');
}, 1000);
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콜백 함수는 비동기 처리뿐 아니라 배열 고차 함수에서도 사용된다. 자바스크립트에서 배열은 사용 빈도가 매우 높은 자료구조이고 배열을 다룰 때 배열 고차 함수는 매우 중요하다. 이에 대해서는 27.9절 “배열 고차 함수”에서 자세히 살펴보기로 하자.
// 콜백 함수를 사용하는 고차 함수 map
var res = [1, 2, 3].map(function (item) {
return item * 2;
});
console.log(res); // [2, 4, 6]
// 콜백 함수를 사용하는 고차 함수 filter
res = [1, 2, 3].filter(function (item) {
return item % 2;
});
console.log(res); // [1, 3]
// 콜백 함수를 사용하는 고차 함수 reduce
res = [1, 2, 3].reduce(function (acc, cur) {
return acc + cur;
}, 0);
console.log(res); // 6
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12.7.5. 순수 함수와 비순수 함수
함수형 프로그래밍에서는 어떤 외부 상태에 의존하지도 않고 변경하지도 않는, 즉 부수 효과가 없는 함수를 순수 함수(pure function)라 하고, 외부 상태에 의존하거나 외부 상태를 변경하는, 즉 부수 효과가 있는 함수를 비순수 함수(impure function)라고 한다.
순수 함수는 어떤 외부 상태에도 의존하지 않고 오직 매개변수를 통해 함수 내부로 전달된 인수에게만 의존애 값을 생성해 반환한다.
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
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반대로, 함수의 외부 상태에 의존하는 함수는 외부 상태에 따라 반환값이 달라진다. 이를 비순수 함수라고 한다. 여기서 외부 상태에는 전역 변수, 서버 데이터, 파일, Console, DOM 등이 있다. 만약 외부 상태에는 의존하지 않고 함수 내부 상태에만 의존한다 해도 그 내부 상태가 호출될 때마다 변화하는 값(예: 현재 시간)이라면 순수 함수가 아니다. 또한, 함수 내부에서 외부 상태를 직접 참조하지 않더라도 매개변수를 통해 객체를 전달받으면 비순수 함수가 된다.
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
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함수가 외부 상태를 변경하면 상태 변화를 추적하기 어려워진다. 따라서 함수 외부 상태의 변경을 지쟝하는 순수 함수를 사용하는 것이 좋다. 위 예제의 increase 함수와 같은 비순수 함수는 코드의 복잡성을 증가시킨다. 비순수 함수를 최대한 줄이는 것은 부수 효과를 최대한 억제하는 것과 같다.
함수형 프로그래밍은 순수 함수와 보조 함수의 조합을 통해 외부 상태를 변경하는 부수 효과를 최소화해서 불변성(immutability)을 지향하는 프로그래밍 패러다임이다. 로직 내에 존재하는 조건문과 반복문을 제거해서 복잡성을 해결하며, 변수 사용을 억제하거나 생명주기를 최소화해서 상태 변경을 피해 오류를 최소화하는 것을 목표로 한다. 조건문이나 반복문은 로직의 흐름을 이해하기 어렵게 해서 가독성을 해치고, 변수의 값은 누군가에 의해 언제든지 변경될 수 있어 오류 발생의 근본적 원인이 될 수 있기 때문이다. 자바스크립트는 멀티 패러다임 언어이므로 객체지향뿐만 아니라 함수형 프로그래밍을 적극적으로 활용하고 있다.
