11. 함수

1. 함수란?

자바스크립트에서 가장 중요한 핵심 개념은 함수라고 생각한다. 또 다른 자바스크립트의 핵심 개념인 스코프, 실행 컨텍스트, 클로저, 생성자 함수에 의한 객체 생성, 메소드, this, 프로토타입, 모듈화 등이 모두 함수와 깊은 관련이 있다. 따라서 함수는 자바스크립트를 정확히 이해하고 사용하기 위해 피해갈 수 없는 핵심 중의 핵심이다.

수학의 함수는 “입력(input)”을 받아서 “출력(output)”을 내보내는 일련의 과정을 정의한 것이다. 예를 들어 f(x, y) = x + y라는 함수를 정의하고 이 함수에 두개의 입력 2, 5를 전달하면 함수는 정의된 일련의 과정, 즉 x + y를 실행하여 7을 출력한다. 함수는 마치 재료를 투입받아서 제품을 생산하는 기계와 같다.

수학의 함수

미리 정의해 둔 함수를 실행하는 것을 수식으로 표현하면 f(2, 5) = 7이다. 이때 함수의 x, y는 입력을 받아 들이는 변수이고 2, 5는 함수에서 정의된 일련의 과정을 실행하기 위해 필요한 입력이며 7은 함수의 실행 결과인 출력이다.

이때 함수의 실행을 위해 필요한 입력인 2, 5는 입력을 받아 들이는 변수 x, y를 통해 함수 외부에서 함수 내부로 전달된다. 그리고 함수의 실행 결과인 출력은 함수 외부로 출력된다.

프로그래밍 언어의 함수도 수학의 함수와 같은 개념이다. 함수 f(x, y) = x + y를 자바스크립트의 함수로 표현해 보자.

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

// f(2, 5) = 7
add(2, 5); // 7

프로그래밍 언어의 함수는 일련의 과정을 문(statement)들로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것이다. 프로그래밍 언어의 함수도 입력을 받아서 출력을 내보낸다. 이때 입력을 전달받는 변수를 매개변수(parameter), 입력을 인수(argument), 출력을 반환값(return value)이라 한다. 또한 함수는 여러 개 존재할 수 있으므로 특정 함수를 구별하기 위해 식별자인 함수명을 사용할 수 있다.

함수의 구성 요소

함수는 함수 정의(Function Definition)를 통해 생성한다. 자바스크립트의 함수는 다양한 방법으로 정의할 수 있다. 아래는 함수 선언문을 통해 함수를 정의한 예제다.

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

함수 정의만으로 함수는 실행되지 않는다. 수학의 함수처럼 미리 정의된 일련의 과정을 실행하기 위해 필요한 입력, 즉 인수(argument)를 매개변수를 통해 함수에게 전달하면서 함수의 실행을 지시해야 한다. 이를 함수 호출(Function call/invoke)이라 한다. 함수를 호출하면 코드 블록에 담긴 문들이 일괄적으로 실행되고 결과를 반환한다.

// 함수 호출
var result = add(2, 5);

// 함수 add에 인수 2, 5를 전달하면서 호출하면 7을 반환한다.
console.log(result); // 7

2. 함수의 사용 이유

함수는 필요할 때 여러 번 호출할 수 있다. 동일한 작업을 반복적으로 수행해야 한다면 같은 코드를 중복해서 여러 번 작성하는 것이 아니라 미리 정의된 함수를 재사용하는 것이 효율적이다. 함수는 몇 번이든 호출할 수 있으므로 코드의 재사용이라는 측면에서 매우 유용하다.

함수를 사용하지 않고 같은 코드를 중복해서 여러 번 작성하면 그 코드를 수정해야 할 때 중복된 횟수만큼 코드를 수정해야 한다. 따라서 중복된 횟수에 비례하여 코드 수정에 걸리는 시간이 증가한다. 또한 사람은 실수하기 마련이므로 실수할 가능성도 높아진다. 코드의 중복을 억제하고 재사용성을 높이는 함수는 유지보수의 편의성을 높이고 실수를 줄여 코드의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

함수는 변수처럼 이름(식별자)을 붙일 수 있다. 함수의 이름은 변수의 이름과 마찬가지로 함수 자신의 역할을 잘 설명해야 한다. 함수의 내부 코드를 이해하지 않아도 함수의 좋은 이름은 함수의 역할을 파악할 수 있도록 돕는다. 이는 코드의 가독성을 향상시킨다

3. 함수 리터럴

객체는 객체 리터럴 표기법으로 생성할 수 있다. 함수도 함수 리터럴로 생성할 수 있다. 함수 리터럴은 function 키워드, 함수명, 매개변수 목록 그리고 함수 몸체로 구성된다.

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

함수 리터럴의 구성 요소에 대한 설명은 아래와 같다.

  • 함수명
    • 함수명은 식별자이다. 따라서 식별자 네이밍 규칙을 준수해야 한다.
    • 함수명은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자다.
    • 함수명은 생략할 수 있다. 함수명이 있는 함수를 기명 함수(named function), 함수명이 없는 함수를 익명 함수(anonymous function)라 한다.
  • 매개변수 목록
    • 0개 이상의 매개변수를 괄호로 감싸고 쉼표로 구분한다.
    • 매개변수에는 인수가 할당된다.
    • 매개변수는 함수 몸체 내에서 변수와 동일하게 취급된다.
  • 함수 몸체
    • 함수가 호출되었을 때 일괄적으로 실행될 문들을 하나의 실행 단위로 정의한 코드 블록이다.
    • 함수 몸체는 함수 호출에 의해 실행된다.

“5.2.1 리터럴”에서 살펴보았듯이 리터럴 표기법(Literal notation)은 값을 생성하는 가장 기본적인 방법이다. 따라서 함수 리터럴도 평가되어 값을 생성하며 이 값은 객체다. 즉, 함수는 객체다. 위 예제를 보면 함수 리터럴이 평가되어 생성된 객체를 변수에 할당하고 있다.

함수가 객체라는 사실은 다른 프로그래밍 언어와 구별되는 자바스크립트의 중요한 특징이다. 이 특징을 제대로 이해하지 않으면 함수를 제대로 이해하기 어렵다.

함수는 객체이지만 일반 객체와는 다르다. 일반 객체는 호출할 수 없지만 함수는 호출할 수 있다. 그리고 일반 객체에는 없는 함수 객체만의 고유한 프로퍼티를 갖는다. 이에 대해서는 나중에 자세히 살펴볼 것이다.

4. 함수 정의

함수를 정의하는 방법은 4가지가 있다.

  • 함수 선언문(Function Declaration/Function Statement)
function add(x, y) {
  return x + y;
}
  • 함수 표현식(Function Expression)
var add = function (x, y) {
  return x + y;
};
  • Function 생성자 함수(Function Constructor)
var add = new Function('x', 'y', 'return x + y');
  • 화살표 함수(Arrow Function): ES6
var add = (x, y) => x + y;

각각의 함수 정의 방식은 함수를 정의한다는 면에서는 동일하다. 단, 미묘하지만 중요한 차이가 있다.

4.1. 함수 선언문

함수 선언문(Function Declaration)은 함수 리터럴 표기법과 형태가 동일하다. 단, 함수 선언문은 함수명을 생략할 수 없다.

// 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

앞에서 살펴본 “3. 함수 리터럴”에서 “함수명은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 있는 식별자다”라고 했다. 이 말은 함수명 add를 함수 몸체 외부에서는 참조할 수 없다는 의미이다. 그렇다면 함수를 참조하고 호출할 때 사용한 add는 도대체 무엇인가? 함수명은 함수 몸체 외부에서 참조할 수 없는 식별자임에도 불구하고 함수 몸체 외부에서 참조하고 있다.

함수 선언문을 함수 문(Function Statement)이라고도 부른다. 말 그대로 함수 선언문은 문이다. 함수 리터럴과 형식은 동일하지만 함수 선언문은 함수를 정의하는 표현식이 아닌 문(“6.2 문과 표현식” 참고)으로 해석된다.

함수 선언문은 실행되어 함수 객체를 생성한다. 이때 생성된 함수 객체를 할당할 변수가 필요하다. 함수 객체를 변수에 할당하지 않으면 생성된 함수 객체를 사용할 수 없고 아무도 참조하고 있지 않는 함수 객체는 가비지 컬렉터에 의해 메모리에서 해제된다. 자바스크립트 엔진은 함수명과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 선언하고 생성된 함수 객체를 할당한다.

이를 의사 코드(pseudo code)로 표현하면 아래와 같다.

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

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

함수 선언문에 의한 함수 생성

함수는 함수명으로 호출하는 것이 아니라 함수 객체를 가리키는 변수로 호출한다. 즉, 함수 선언문 방식으로 생성된 함수를 호출한 것은 함수명 add이 아니라 자바스크립트 엔진이 암묵적으로 생성한 변수 add인 것이다. 함수명과 변수명이 일치하므로 함수명으로 호출되는 듯 보이지만 사실은 변수명으로 호출된 것이다.

사실은 위 의사 코드가 바로 다음에 살펴볼 함수 표현식이다. 결론적으로 자바스크립트 엔진은 함수 선언문을 함수 표현식으로 변환하여 함수 객체를 생성한다고 생각할 수 있다.

4.2. 함수 표현식

앞에서 언급했듯이 자바스크립트의 함수는 객체이다. 자바스크립트의 객체는 값처럼 변수에 할당 할 수도 있고 프로퍼티의 값이 될 수도 있으며 배열의 요소가 될 수도 있다. 이러한 객체를 일급 객체(first-class object)라 한다. 자바스크립트의 함수는 일급 객체이다. 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 선언문으로 정의한 함수 add를 함수 표현식으로 바꾸어 정의하면 아래와 같다.

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

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

함수 리터럴의 함수명은 생략할 수 있다. 이러한 함수를 익명 함수(anonymous function)이라 한다. 함수 표현식의 함수 리터럴은 함수명을 생략하는 것이 일반적이다.

함수 선언문에서 살펴본 바와 같이, 함수를 호출할 때는 함수명이 아니라 함수 객체를 가리키는 변수를 사용하여야 한다. 함수명은 함수 몸체 내부에서만 유효한 식별자이므로 함수명으로 함수를 호출할 수 없다.

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

// 함수 객체를 가리키는 변수로 호출
console.log(add(2, 5)); // 7

// 함수명으로 호출하면 ReferenceError가 발생한다.
// 함수명은 함수 몸체 내부에서만 유효한 식별자이다.
console.log(foo(2, 5)); // ReferenceError: foo is not defined

자바스크립트 엔진은 함수 선언문의 함수명으로 변수를 암묵적 선언하고 생성된 객체를 할당하므로 함수 표현식과 유사하게 동작하는 것처럼 보인다. 하지만 함수 선언문과 함수 표현식이 정확히 동일하게 동작하지는 않는다.

함수 선언문은 표현식이 아닌 문이고 함수 표현식은 표현식인 문이다. 따라서 미묘하지만 중요한 차이가 있다.

4.3. 함수 생성 시점과 함수 호이스팅

아래 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;
};

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 그러하듯 함수 선언문은 코드가 순차적으로 실행되기 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다.(“11.5 변수 선언의 실행 시점과 변수 호이스팅” 참고) 다시 말해, 함수 선언문으로 함수를 정의하면 자바스크립트 엔진에 의해 다른 코드가 실행되기 이전에 함수명과 동일한 이름의 변수를 암묵적으로 선언하고 함수 객체를 생성하여 할당한다. 즉, 다른 코드가 실행되기 이전에 이미 함수 객체가 생성되고 함수명과 동일한 변수에 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 호이스팅(Function Hoisting)이라 한다. 함수 호이스팅은 변수 호이스팅과는 미묘한 차이가 있다. 변수 호이스팅은 선언 단계와 초기화 단계(“4.2 변수 선언” 참고)가 동시에 진행되며 다른 코드가 실행되기 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 암묵적으로 수행된다. 하지만 함수 호이스팅은 선언 단계와 초기화 단계, 그리고 할당 단계(암묵적으로 선언된 변수에 함수 객체를 할당)까지 동시에 진행된다.

함수 표현식은 변수 할당문의 값이 함수 리터럴인 문이다. 따라서 함수 표현식은 변수 선언문과 변수 할당문을 한번에 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.

함수 표현식에 의한 함수 생성

따라서 위 예제와 같이 함수 표현식 이전에 함수를 참조하면 undefined가 반환된다. 따라서 이때 함수를 호출하면 undefined를 호출하는 것이므로 타입 에러(TypeError)가 발생한다. 따라서 함수 표현식으로 정의한 함수는 반드시 함수 표현식 이후에 참조 또는 호출하여야 한다.

함수 호이스팅은 함수 호출 전에 반드시 함수를 선언하여야 한다는 당연한 규칙을 무시한다. 따라서 코드의 구조를 엉성하게 만들 수 있다. ‘JavaScript: The Good Parts’(자바스크립트 핵심 가이드(한빛미디어))의 저자이며 JSON(JavaScript Object Notation)을 창안한 더글라스 크락포드(Douglas Crockford)는 이와 같은 문제 때문에 함수 표현식만을 사용할 것을 권고하고 있다.

4.4. Function 생성자 함수

자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 함수인 Function 생성자 함수는 매개변수 목록과 함수 몸체를 문자열로 전달받는다. new 연산자와 함께 호출하며 생성된 함수 객체를 반환한다. (사실 new 연산자 없이 호출하여도 결과는 동일하다.)

생성자 함수(Constructor Function)
생성자 함수는 객체를 생성하는 함수를 말한다. 객체를 생성하는 방식은 객체 리터럴 이외에 다양한 방법이 있다. 생성자 함수에 대해서는 나중에 자세히 살펴볼 것이다.

Function 생성자 함수로 지금까지 살펴본 add 함수를 생성해 보자.

var add = new Function('x', 'y', 'return x + y');

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

Function 생성자 함수로 함수를 생성하는 방식은 일반적이지 않으며 바람직하지도 않다.

Function 생성자 함수로 생성한 함수는 함수 선언문이나 함수 표현식으로 생성한 함수와 다르게 동작한다. 함수 선언문이나 함수 표현식으로 생성한 함수는 렉시컬 스코프를 만든다. 하지만 Function 생성자 함수 방식으로 생성한 함수는 렉시컬 스코프를 만들지 않고 전역 함수인 것처럼 스코프를 생성한다.

var a = 10;

function foo() {
  var a = 100;
  var add = new Function('x', 'y', 'return x + y + a;');
  console.log(add(1, 2));
}

foo();
// 브라우저 환경: 13
// Node.js 환경: ReferenceError: a is not defined

Function 생성자 함수 방식으로 생성한 함수는 클로저도 생성하지 않는다.

var add1 = (function () {
  var a = 10;
  return function (x, y) {
    return x + y + a;
  };
}());

console.log(add1(1, 2)); // 13

var add2 = (function () {
  var a = 10;
  return new Function('x', 'y', 'return x + y + a;');
}());

console.log(add2(1, 2)); // ReferenceError: a is not defined

렉시컬 스코프와 클로저는 아직 살펴보지 않은 내용이다. 지금은 함수 선언문이나 함수 표현식으로 생성한 함수와 Function 생성자 함수로 생성한 함수가 동일하게 동작하지 않는다는 것에 주목하도록 하자.

4.5. 화살표 함수

ES6에서 새롭게 도입된 화살표 함수(Arrow function)는 function 키워드 대신 화살표(=>, Fat arrow)를 사용하여 보다 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

하지만 기존의 함수 선언문 또는 함수 표현식을 완전히 대체하기 위해 디자인된 것은 아니다. 따라서 모든 상황에서 화살표 함수를 사용할 수 있는 것은 아니다. 기존의 함수와 this 바인딩 방식이 다르고, prototype 프로퍼티가 없으며 arguments 객체를 생성하지 않는다. 화살표 함수에 대해서는 먼저 this, 프로토타입, arguments 객체를 알아보고 나서 자세히 살펴보기로 하자.

5. 함수 호출

함수는 함수를 참조하는 변수와 한 쌍의 소괄호인 함수 호출 연산자로 호출한다. 함수 호출 연산자 내에는 0개 이상의 인수(argument)를 쉼표로 구분하여 나열한다. 이 인수는 매개변수에 할당할 수 있는 값이어야 한다.

함수를 호출하면 현재의 실행 흐름을 중단하고 호출된 함수로 컨트롤을 넘긴다. 이때 매개변수에 인수가 할당되고 함수 몸체의 문들이 실행되기 시작한다.

6. 매개변수와 인수

함수의 실행을 위해 함수 외부에서 함수 내부로 값을 전달할 필요가 있는 경우, 매개변수(parameter, 인자)를 통해 인수(argument)를 전달한다. 인수는 함수를 호출할 때 지정하며 개수와 타입에 제한이 없다. 아래 예제를 살펴보자.

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

var result = add(2, 5);

console.log(result); // 7

매개변수는 함수를 정의할 때 선언하며 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급된다. 즉, 함수가 호출되면 함수 몸체 내에서 암묵적으로 매개변수가 생성되고 변수와 마찬가지로 undefined로 초기화된 이후 인수가 할당된다. 함수가 호출될 때마다 매개변수는 이와 같은 단계를 거친다.

매개변수와 인수

매개변수는 함수 몸체 내부에서만 참조할 수 있고 함수 몸체 외부에서는 참조할 수 없다. 즉, 매개변수의 스코프(유효 범위)는 함수 내부이다. 스코프에 대해서는 나중에 자세히 살펴볼 것이다.

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

add(2, 5);

console.log(x, y); // ReferenceError: x is not defined

함수를 호출할 때 매개변수의 개수만큼 인수를 전달하는 것이 일반적이지만 그렇지 않은 경우에도 에러가 발생하지는 않는다. 함수는 매개변수의 개수와 인수의 개수를 체크하지 않는다. 인수가 부족한 경우, 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 undefined가 초기화된 상태 그대로이다. 따라서 함수 몸체의 문 x + y2 + undefined와 같으므로 NaN이 반환된다.

인수가 매개변수보다 더 많은 경우, 초과되는 인수는 무시된다.

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

console.log(add(2, 5, 10)); // 7
arguments 객체
사실 초과된 인수가 그냥 버려지는 것은 아니다. 모든 인수는 암묵적으로 arguments 객체의 프로퍼티로 보관된다.
function add(x, y) {
  console.log(arguments);
  // Arguments(3) [2, 5, 10, callee: ƒ, Symbol(Symbol.iterator): ƒ]

  return x + y;
}

add(2, 5, 10);

arguments 객체에 대해서는 “17. 함수와 일급 객체”에서 자세히 살펴보도록 하자.

7. 인수 확인

아래 예제를 살펴보자.

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

위 함수를 정의한 개발자의 의도는 아마도 2개의 숫자 타입 인수를 전달받아 그 합계를 반환하려는 것으로 추측된다. 하지만 코드상으로는 어떤 타입의 인수를 전달하여야 하는지, 어떤 타입의 값을 반환해야 하는지 명확하지 않다. 따라서 위 함수는 아래와 같이 호출될 수 있다.

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

console.log(add(2));        // NaN
console.log(add('a', 'b')); // 'ab'

위 코드는 자바스크립트 문법상 어떠한 문제도 없으므로 자바스크립트 엔진은 아무런 이의 제기없이 위 코드를 실행할 것이다. 이러한 상황이 발생한 이유는 아래와 같다.

  1. 자바스크립트 함수는 매개변수와 인수의 개수가 일치하는지 확인하지 않는다.
  2. 자바스크립트는 동적 타입 언어이다. 따라서 자바스크립트 함수는 매개변수의 타입을 사전에 지정하지 않는다.

따라서 자바스크립트 함수는 적절한 인수가 전달되었는지 확인이 필요하다.

function add(x, y) {
  if (typeof x !== 'number' || typeof y !== 'number') {
    throw new TypeError('매개변수에 숫자 타입이 아닌 값이 할당되었습니다.');
  }

  return x + y;
}

console.log(add(2));        // TypeError: 매개변수에 숫자 타입이 아닌 값이 할당되었습니다.
console.log(add('a', 'b')); // TypeError: 매개변수에 숫자 타입이 아닌 값이 할당되었습니다.

8. 매개변수의 개수

매개변수의 최대 개수 제한이 ECMAScript 스펙에 정해져 있지는 않다. 따라서 브라우저마다 구현도 제각각이다. 매개변수는 최대 몇개까지 사용하는 것이 좋을까?

매개변수는 순서에 의미가 있다. 따라서 매개변수가 많아지면 함수를 호출할 때 전달해야 할 인수의 순서를 고려해야 한다. 이는 함수의 사용 방법을 어렵게 만들고 실수를 발생시킬 가능성을 높인다. 또한 매개변수의 개수나 순서가 변경되면 함수의 호출 방법도 변경되므로 함수를 사용하는 코드 전체가 영향을 받는다.

함수의 매개변수는 코드 이해에 방해가 되는 요소이므로 이상적인 매개변수 개수는 0개이며 적을 수록 좋다. 매개변수의 개수가 많다는 것은 함수가 여러가지 일을 한다는 증거이므로 바람직하지 않다. 이상적인 함수는 한가지 일만 해야 하며 가급적 작게 만들어야 한다.(클린 코드(로버트 C. 마틴 저)를 읽어보면 많은 것을 느낄 수 있다.)

따라서 매개변수는 최대 3개 이상을 넘지 않는 것을 권장한다. 만약 그 이상의 매개변수가 필요하다면 하나의 매개변수를 선언하고 객체를 인수로 전달받는 것이 유리하다. 아래는 jQuery의 ajax 메소드에 객체를 인수로 전달하는 예제이다.

$.ajax({
  method: 'POST',
  url: '/user',
  data: { id: 1, name: 'Lee' },
  cache: false
});

객체를 인수로 사용하는 경우, 프로퍼티 키만 정확히 지정하면 매개변수의 순서를 신경쓰지 않아도 된다. 하지만 주의할 것은 함수 외부에서 함수 내부로 전달한 객체를 함수 내부에서 변경하면 함수 외부의 객체가 변경되는 부작용이 발생한다는 것이다.

9. 외부 상태의 변경과 함수형 프로그래밍

“10. 원시 값과 객체의 비교”에서 살펴보았듯이 원시 값은 값에 의한 전달(Pass by value), 객체는 참조에 의한 전달(Pass by reference) 방식으로 동작한다. 매개변수도 함수 몸체 내부에서 변수와 동일하게 취급되므로 매개변수 또한 타입에 따라 값에 의한 전달, 참조에 의한 전달 방식을 그대로 따른다.

함수의 매개변수에 값을 전달하는 방식을 값에 의한 호출(Call by value), 참조에 의한 호출(Call by reference)로 구별하는 부르는 경우도 있으나 동작 방식은 값에 의한 전달, 참조에 의한 전달과 동일하다. 아래 예제를 살펴보자.

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);

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

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

changeVal 함수는 원시 타입 인수와 객체 타입 인수를 전달 받아 함수 몸체에서 매개변수의 값을 변경한다. 이때 원시 타입 인수는 값 자체가 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 그 값을 변경하여도 원본은 훼손되지 않는다. 다시 말해 외부 상태, 즉 함수 외부에서 함수 몸체 내부로 전달한 원시값의 원본을 변경하는 어떠한 부수 효과(side-effect)도 발생하지 않는다.

하지만 객체 타입 인수는 참조값이 복사되어 매개변수에 전달되기 때문에 함수 몸체에서 참조값으로 참조한 객체를 변경할 경우 원본이 훼손된다. 다시 말해 외부 상태, 즉 함수 외부에서 함수 몸체 내부로 전달한 참조값에 의해 원본 객체가 변경되는 부수 효과가 발생한다.

값에 의한 호출(Call by value)과 참조에 의한 호출(Call by reference)

이때 외부의 상태(위 예제의 경우, 참조 타입의 변수 person)를 변경시키는 것은 코드의 복잡성을 증가시키고 가독성을 해치는 원인이 된다. 함수 내부의 동작을 유심히 관찰하지 않으면 외부 상태가 변하는지 아닌지 알기 어렵기 때문이다.

이러한 현상은 객체가 변경할 수 있는 값이며 참조에 의한 전달 방식으로 동작하기 때문에 발생하는 부작용(“10. 원시 값과 객체의 비교” 참고)이다. 참조에 의한 전달 방식을 통해 참조값이 공유되어 있는 객체는 언제든지 변경될 수 있다. 복잡한 코드에서 의도치 않은 객체의 변경을 추적하는 것은 어려운 일이다. 객체의 변경을 추적하려면 Observer 패턴으로 참조를 통해 객체를 공유하는 모든 이들에게 변경 사실을 통지하고 이에 대처하는 추가 대응이 필요하다.

이러한 문제의 해결 방법 중 하나는 객체를 불변 객체(immutable object)로 만들어 사용하는 것이다. 비용은 들지만 객체를 마치 원시 값처럼 변경 불가능한 값으로 동작하게 만드는 것이다. 이를 통해 객체의 상태 변경을 원천봉쇄하고 객체의 상태 변경이 필요한 경우에는 참조가 아닌 객체의 방어적 복사(defensive copy)를 통해 원본 객체를 완전히 복제(깊은 복사(Deep copy)에 대해서는 https://dassur.ma/things/deep-copy를 참고하기 바란다)하여 새로운 객체를 생성한 후 변경한다. 이를 통해 외부 상태가 변경되는 부수 효과를 없앨 수 있다.

함수형 프로그래밍에서는 어떤 외부 상태도 변경시키지 않는, 즉 부수 효과가 없는 함수를 순수 함수(Pure function), 외부 상태를 변경시키는 즉, 부수 효과가 있는 함수를 비순수 함수(Impure function)라고 부른다. 위 예제의 changeVal 함수와 같은 비순수 함수는 코드의 복잡성을 증가시킨다. 비순수 함수를 최대한 줄이는 것은 부수 효과를 최대한 억제하는 것과 같다.

함수형 프로그래밍은 변수의 사용을 억제하여 상태 변경을 피하고 순수 함수와 보조 함수의 조합을 통해 로직 내에 존재하는 조건문과 반복문을 제거하여 복잡성을 해결하려는 프로그래밍 패러다임이다. 변수 값은 누군가에 의해 언제든지 변경될 수 있고, 조건문이나 반복문은 로직의 흐름을 이해하기 어렵게 만들어 가독성을 해치고 오류 발생의 근본적 원인이 될 수 있기 때문이다.

함수형 프로그래밍은 결국 순수 함수를 통해 부수 효과(Side effect)를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이려는 노력의 한 방법이라고 할 수 있다.

10. 반환문

함수는 return 키워드와 반환값으로 이루어진 반환문을 사용하여 실행 결과를 반환(return)할 수 있다.

function multiply(x, y) {
  return x * y; // 값의 반환
}

// 함수는 반환값으로 평가된다.
var result = multiply(3, 5);

console.log(result); // 15

multiply 함수는 두개의 인수를 전달받아서 곱한 결과값을 반환한다. 반환값은 return 키워드를 사용해 반환한다. 함수는 return 키워드를 사용해 자바스크립트에서 사용 가능한 모든 값을 반환할 수 있다. “6.1 표현식과 연산자”에서 살펴보았듯이 함수 호출은 표현식이다. 이때 함수 호출 표현식은 return 키워드가 반환한 값, 즉 반환값으로 평가된다.

반환문은 두가지 역할을 한다. 첫번째, 반환문은 함수의 실행을 중단하고 함수 몸체를 빠져나간다. 따라서 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

두번째, 반환문은 return 키워드 뒤에 지정한 값을 반환한다. return 키워드 뒤에 반환값을 명시적으로 지정하지 않으면 undefined가 반환된다.

function foo () {
  // return 키워드 뒤에 반환값을 명시적으로 지정하지 않으면 undefined가 반환된다.
  return;
}

console.log(foo()); // undefined

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

function foo () {
  // 반환문을 생략하면 암묵적으로 undefined가 반환된다.
}

console.log(foo()); // undefined

return 키워드와 반환값 사이에 줄바꿈이 있으면 “6.2 문과 표현식”에서 살펴본 세미콜론 자동 삽입 기능(ASI, automatic semicolon insertion)에 의해 세미콜론이 추가된다.

function multiply(x, y) {
  // return 키워드와 반환값 사이에 줄바꿈이 있으면
  return // 세미콜론 자동 삽입 기능(ASI)에 의해 세미콜론이 추가된다.
  x * y; // 무시된다.
}

console.log(multiply(3, 5)); // undefined

11. 다양한 함수의 형태

11.1. 즉시실행함수

함수의 정의와 동시에 즉시 호출되는 함수를 즉시 실행 함수(IIFE, Immediately Invoke Function Expression)라고 한다. 한번만 호출되며 다시 호출할 수는 없다. 즉시 실행 함수는 함수명이 없는 익명 즉시 실행 함수를 사용하는 것이 일반적이다.

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

함수명이 있는 기명 즉시 실행 함수도 사용할 수 있다. 하지만 함수명은 함수 몸체에서만 참조할 수 있는 식별자이므로 즉시 실행 함수를 다시 호출할 수는 없다.

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

foo(); // ReferenceError: foo is not defined

즉시 실행 함수는 반드시 그룹 연산자 (…)로 감싸 주어야 한다. 그렇지 않으면 아래와 같은 에러가 발생한다.

function () { // ① SyntaxError: Unexpected token (
  // ...
}();

function foo() {
  // ...
}(); // ② SyntaxError: Unexpected token )

위 2개의 예제 모두 문법 에러가 발생하지만 에러가 발생하는 지점이 다르다. 첫번째 에러는 ①(첫번째 라인)에서 발생한다. 이 에러가 발생하는 이유는 함수 선언문의 형식에 맞지 않기 때문이다. 함수 선언문은 함수명을 생략할 수 없다. 두번째 에러는 ②(마지막 라인)에서 발생한다. 이 에러가 발생하는 이유는 자바스크립트 엔진이 함수 선언문이 끝나는 위치, 즉 함수 코드 블록의 닫는 중괄호 뒤에 암묵적으로 “;”를 추가하기 때문이다.

function foo() {}(); // => function foo() {};();

따라서 함수 선언문 뒤의 그룹 연산자 때문에 에러가 발생한다.

(); // SyntaxError: Unexpected token )

함수 선언문이나 함수 표현식을 그룹 연산자로 감싸면 함수가 평가되어 함수 객체가 된다.

console.log(typeof (function f(){})); // function
console.log(typeof (function (){}));  // function

따라서 그룹 연산자로 먼저 함수를 평가하여 함수 객체를 생성한 다음 함수를 호출한다. 그룹 연산자 뿐만 아니라 함수를 평가하여 함수 객체를 생성할 수 있는 방법은 다양하다. 아래의 방법 모두 유효하다. 가장 일반적인 방법은 첫번째 방식이다. 이 책에서는 첫번째 방식을 사용하도록 하겠다.

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

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

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

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

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

var res = (function () {
  var a = 3;
  var b = 5;
  return a * b;
}());

console.log(res); // 15

res = (function (a, b) {
  return a * b;
}(3, 5));

console.log(res); // 15

즉시 실행 함수 내에 코드를 모아 두면 혹시 있을 수도 있는 변수명 또는 함수명의 충돌을 방지할 수 있다. 이를 위한 목적으로 즉시 실행 함수를 사용하기도 한다. 이에 대해서는 스코프를 살펴본 다음 “12.9 전역 변수 사용 억제 방법”에서 살펴보도록 하자.

11.2. 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 호출은 반복 연산을 간단하게 구현할 수 있다. 예를 들어 팩토리얼은 재귀 호출로 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;
  return factorial(n - 1) * n;
}

console.log(factorial(0)); // 0! = 1
console.log(factorial(1)); // 1! = 1
console.log(factorial(2)); // 2! = 1 * 2 = 2
console.log(factorial(3)); // 3! = 1 * 2 * 3 = 6
console.log(factorial(4)); // 4! = 1 * 2 * 3 * 4 = 24
console.log(factorial(5)); // 5! = 1 * 2 * 3 * 4 * 5 = 120

재귀 함수는 자신을 무한히 연쇄 호출하므로 호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 반드시 만들어야 한다. 위 예제의 경우 인수가 1 이하일 때 재귀 호출을 멈춘다. 탈출 조건이 없는 경우, 함수가 무한 호출되어 stack overflow 에러가 발생한다.

재귀 함수는 반복 연산을 간단히 구현할 수 있다는 장점이 있지만 무한 반복에 빠질 수 있고, 이로 인해 stack overflow 에러를 발생시킬 수 있으므로 주의해서 사용해야 한다. 대부분의 재귀 함수는 for 문이나 while 문으로 구현이 가능하다. 위 팩토리얼 예제를 반복문으로 구현하면 아래와 같다.

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! = 1 * 2 = 2
console.log(factorial(3)); // 3! = 1 * 2 * 3 = 6
console.log(factorial(4)); // 4! = 1 * 2 * 3 * 4 = 24
console.log(factorial(5)); // 5! = 1 * 2 * 3 * 4 * 5 = 120

재귀 함수는 반복문을 사용하는 것 보다 재귀 함수를 사용하는 것이 보다 직관적으로 이해하기 쉬울 때에만 한정적으로 사용하는 것이 바람직하다.

11.3. 중첩 함수

함수 내부에 정의된 함수를 중첩 함수(nested function) 또는 내부 함수(Inner function)라 한다. 일반적으로 중첩 함수는 자신을 포함하는 외부 함수(outer function)를 돕는 헬퍼 함수(helper function)의 역할을 한다. 아래 예제의 중첩 함수 inner는 자신을 포함하고 있는 외부 함수 outer의 변수에 접근할 수 있다. 하지만 외부 함수는 중첩 함수의 변수에 접근할 수 없다.

function outer() {
  var x = 1;

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

  inner();
  // 중첩 함수의 변수를 참조할 수 없다.
  console.log(x + y); // ReferenceError: y is not defined
}

outer();

이와 같은 개념을 스코프라 한다. 스코프는 다음 장에서 자세히 살펴볼 것이다.

11.4. 콜백 함수

자바스크립트의 함수는 일급 객체이므로 함수의 인수로 함수를 전달할 수 있다. 아래 예제를 살펴보자.

// 콜백 함수를 전달받는 함수
function print(f) {
  var string = 'Hello';
  // 콜백 함수를 전달받는 함수가 콜백 함수의 호출 시기를 결정하고 호출
  return f(string);
}

// print 함수에 콜백 함수를 전달하면서 호출
var res1 = print(function (str) {
  return str.toUpperCase();
});

// print 함수에 콜백 함수를 전달하면서 호출
var res2 = print(function (str) {
  return str.toLowerCase();
});

console.log(res1, res2); // HELLO hello

print 함수는 함수를 인수로 전달받는다. print 함수에 인수로 전달된 함수는 print 함수가 호출할 시기를 결정하여 호출한다. 이때 print 함수에 인수로 전달된 함수를 콜백 함수(Callback function)라고 한다. 콜백 함수는 콜백 함수를 인수로 전달 받은 함수가 호출 시점을 결정하여 호출한다.

콜백 함수가 콜백 함수를 전달받는 함수 내부에만 호출된다면 익명 함수 리터럴로 정의하면서 곧바로 전달하는 것이 일반적이다. 이때 콜백 함수로서 전달된 함수 리터럴은 콜백 함수를 전달받은 함수가 호출될 때 평가되어 생성된다.

// 무명 함수 리터럴을 전달. print 함수를 호출할 때 마다 콜백 함수가 생성된다.
var res = print(function (str) {
  return str.toUpperCase(); // HELLO
});

console.log(res); // HELLO

단, 콜백 함수를 다른 곳에서도 호출할 필요가 있거나, 콜백 함수를 전달받는 함수가 자주 호출된다면 함수 외부에서 콜백 함수를 정의한 후 콜백 함수를 가리키는 변수를 전달하는 편이 효율적이다.

// 런타임에 함수 객체가 생성된다.
var toUpperCase = function (str) {
  return str.toUpperCase();
};

// 생성된 콜백 함수 객체를 전달. print 함수를 여러 번 호출해도 콜백 함수는 한번만 생성된다.
var res = print(toUpperCase);
console.log(res); // HELLO

중첩 함수가 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수의 역할을 하는 것처럼 콜백 함수는 함수에 전달되어 헬퍼 함수의 역할을 한다. 단, 중첩 함수는 고정되어 있어서 교체할 수 없지만 콜백 함수는 함수 외부에서 인수로 주입하기 때문에 자유롭게 교체할 수 있다는 장점이 있다.

// 콜백 함수를 사용하지 않으면 함수를 분리해야 한다.
function printToUpperCase() {
  var string = 'Hello';
  return string.toUpperCase();
}

console.log(printToUpperCase()); // HELLO

function printToLowerCase() {
  var string = 'Hello';
  return string.toLowerCase();
}

console.log(printToLowerCase()); // hello

// 콜백 함수를 외부에서 전달하면 콜백 함수에 따라 다양한 동작을 하는 함수를 만들 수 있다.
function print(f) {
  var string = 'Hello';
  return f(string);
}

console.log(print(function (str) {
  return str.toUpperCase();
})); // HELLO

console.log(print(function (str) {
  return str.toLowerCase();
})); // hello

콜백 함수는 비동기 처리를 위해 사용하는 일반적인 패턴으로 주로 이벤트 처리나 Ajax 통신에 사용된다.

// 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);

뿐 만 아니라 콜백 함수는 고차 함수(Higher-order Function)에서도 사용하는 패턴으로 사용 빈도가 매우 높고 중요한 패턴이다.

// 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 ]
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