[JS]재귀 함수, 중첩 함수, 순수&비순수 함수

재귀 함수

함수가 자기 자신을 호출하는 것 즉, 재귀 호출을 수행하는 함수를 말한다.

재귀 함수는 반복되는 처리를 위해 사용한다.

function countDown(n) {
  for(let i = n; i >= 0; i--) {
    console.log(i)
  }
}
countDown(5) // 5 4 3 2 1 0

위 코드를 재귀 함수를 이용하여 반복문 없이 구현할 수 있다.

function countDown(n) {
  if(n < 0) return;
    console.log(n);
    return countDown(n-1);
}
countDown(5) // 5 4 3 2 1 0

이처럼 자기 자신을 호출하는 재귀 함수 사용하면 반복되는 처리를 반복문 없이 구현할 수 있다. 

예를 들어 펙토리얼은 재귀 함수로 간단하게 구현할 수 있다.

function factorial(n) {
  // 탈출 조건: n이 1이하일 때 재귀 호출을 멈춤.
  if(n <= 1) return 1;
  // 재귀 호출
  return n * factorial(n -1)
}

console.log(factorial(4)) // 24

함수 표현식으로 정의한 경우 함수 외부에서 함수를 호출할 때는 반드시 함수를 가리키는 식별자(함수를 담은 변수)로 해야 한다.

재귀 함수 내에는 재귀 호출을 멈출 수 있는 탈출 조건을 반드시 만들어야 한다.

 

재귀 함수는 반복문 없이 구현할 수 있다는 장점이 있지만 무한 루프에 빠질 위험이 있기에 재귀 함수를 사용하는 편이 더 직관적으로 이해하기 쉬울 때 한정적으로 사용하는 것이 바람직하다.

 

 

중첩 함수

함수 내부에 정의된 함수이며 내부 함수라고도 한다.

중첩 함수를 포함한 함수는 외부 함수라 부른다. 중첩 함수는 외부 함수 내부에서만 호출할 수 있다.

일반적으로 중첩 함수는 자신을 포함하는 외부 함수를 돕는 헬퍼 함수 역할을 한다.

function outer() {
  let x = 1;
	
  // 중첩 함수
  function inner() {
    let y = 2;
    // 외부 함수의 변수를 참조하고 있다.
    console.log(x + y); // 3
    }
  inner();
}
outer();

호이스팅으로 인해 혼란이 발생할 수 있으므로 if 문이나 for 문 등의 코드 블록에서 함수 선언문을 통해 함수를 정의하는 것은 바람직하지 않다. 스코프와 클로저에 깊은 관련이 있다.

 

 

콜백 함수

콜백(Callback): 함수의 인수로 사용되는 함수이다. 간단하게 다른 함수에 매개 변수를 넘겨준 함수를 말한다.

매개 변수로 넘겨받은 함수는 일단 넘겨받고, 때가 되면 나중에 호출(called back)한다는 것이 콜백 함수의 개념이다.

// n만큼 어떤일 반복
function repeat1(n) {
  for(let i = 0; i < n; i++) console.log(i);
}
repeat1(5); // 0 1 2 3 4

// n만큼 어떤일 반복
function repeat2(n) {
  for(let i = 0; i < n; i++) {
    if(i % 2) console.log(i);
  }
}
repeat2(5); // 1 3

함수들이 반복하는 일은 변하지 않고 공통적으로 수행하지만 반복하면서 하는 일의 내용은 다르다.

즉, 함수의 일부분만 다르기 때문에 매번 함수를 새롭게 정의해야 한다. 이것을 함수를 함성하는 것으로 해결할 수 있다.

함수의 변하지 않는 공통된 로직은 미리 정의해두고, 경우에 따라 변경되는 로직은 추상화해서 함수 외부에서 함수 내부로 전달하는 것이다.

// 고차 함수
function repeat(n, callback) {
  for(let i = 0; i < n; i++) {
  callback(i);
  } 
}
let logAll = function(i) {
  console.log(i);
};
// 반복 호출할 함수를 인수로 전달
repeat(5, logAll);

let logOdds = function(i) {
  if(i % 2) console.log(i)
};
// 반복 호출할 함수를 인수로 전달
repeat(5, logOdds);

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

 

중첩 함수는 고정되어 있어서 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 결정해 호출한다. 다시 말해, 콜백 함수는 고차 함수에 의해 호출되며 이때 고차 함수는 필요에 따라 콜백 함수에 인수를 전달할 수 있다. 

 

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

 

콜백 함수는 함수형 패터다임 뿐만 아니라 비동기 처리에 활용되는 중요한 패턴이며 배열 고차 함수에서도 사용된다.

 

// 콜백 함수를 사용하는 고차 함수 map
let res = [1,2,3].map(funtion(item) {
  return item * 2;
}
console.log(res); // [2,4,6]

// 콜백 함수를 사용하는 고차 함수 filter
res = [1,2,3].filter(funtion(item) {
  return item % 2;
}
console.log(res); // [1,3]

// 콜백 함수를 사용하는 고차 함수 reduce
res = [1,2,3].reduce(funtion(acc, cur) {
  return acc + cur;
}, 0);
console.log(res); // 6

 

 

순수 함수(pure function)와 비순수 함수(impure function)

어떤 외부 상태에 의존하지도 변경하지도 않는, 즉 부수 효과(side effect)가 없는 함수를 순수 함수라 하고,

외부 상태에 의존하거나 외부 상태를 변경하는, 즉 부수 효과가 있는 함수를 비순수 함수라 한다.

*부수효과: 함수가 수행해야 하는 본연의 일 외에 부수적으로 수행하는 일을 의미한다.

예를 들어 두 개의 인수를 전달받아 합계를 반환하는 함수 내부에서 합계를 합산하고 반환하는 일 외에 console.log, alert 등으로 어떤 값을 출력하는 것은 부수 효과다.

 

순수 함수

 

동일한 입력 값에 언제나 동일한 출력 값을 반환

외부 상태에 의존하지 않고 오직 매개변수를 통해 함수 내부로 전달된 인수에게만 의존해 값을 반환한다.

외부 상태에는 전역 변수, 서버 데이터, 파일, Console, DOM 등이 있다. 인수의 불변성을 유지한다.

함수의 외부 상태 또한 변경하지 않는다.

let count = 0; // 현재 카운트를 나타내는 상태

// 순수 함수 동일한 인수가 전달되면 동일한 값을 반환
function increase(n) {
  return ++n;
}

count = increase(count);
console.log(count); // 1

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

let count = 0; // 현재 카운트를 나타내는 상태

// 비순수 함수 외부 상태(count)를 변경하므로 상태 변화 추적이 어려워짐
function increase() {
  return ++count;
}

increase();
console.log(count); // 1

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

 

함수형 프로그래밍은 순수 함수와 보조 함수를 통해 외부 상태는 변경하는 부수효과를 최소화하여 불변성(immutability)을 지향하는 패러다임이다. 로직 내에 존재하는 조건문과 반복문을 제거해서 복합성을 높이고, 변수 사용을 억제하거나 생명주기를 최소화해서 상태 변경을 피해 오류를 최소화하는 것을 목표로 한다.