[TIL] 모던 자바스크립트 Deep Dive - 함수 (1)

12장. 함수

함수란?

함수는 자바스크립트에서 가장 중요한 핵심 개념이다. 또 다른 자바스크립트의 핵심 개념인 스코프, 실행 컨텍스트, 클로저, 생성자 함수에 의한 객체 생성, 메서드, this, 프로토타입, 모듈화 등이 모두 함수와 깊은 관련이 있다.

수학의 함수는 "입력(Input)"을 받아 "출력(Output)"을 내보내는 일련의 과정을 정의한 것이다. 예를 들어 f(x, y) = x + y라는 함수를 정의하고 이 함수에 두 개의 입력 2, 5를 전달하면 함수는 정의된 일련의 과정, 즉 x + y를 실행하여 7을 출력한다.

프로그래밍 언어의 함수도 수학의 함수와 같은 개념이다.

// 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)으로 구현하고 코드 블록으로 감싸서 하나의 실행 단위로 정의한 것이다.

프로그래밍 언어의 함수도 입력을 받아서 출력을 내보낸다. 이때 함수 내부로 입력을 전달받는 변수를 매개변수(Parameter), 입력을 인수, 출력을 반환값(Return value)이라 한다. 또한 함수는 값이며, 여러 개 존재할 수 있으므로 특정 함수를 구별하기 위해 식별자인 함수 이름을 사용할 수 있다.

함수는 함수 정의를 통해 생성한다. 자바스크립트의 함수는 다양한 방법으로 정의할 수 있다.

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

함수 정의만으로 함수가 실행되는 것은 아니다. 미리 정의된 일련의 과정을 실행하기 위해 필요한 입력, 즉 인수(Argument)를 매개변수를 통해 함수에 전달하면서 함수의 실행을 명시적으로 지시해야 하는데, 이를 함수 호출(Function call/invoke)이라 한다. 함수를 호출하면 코드 블록에 담긴 문들이 일괄적으로 실행되고, 실행 결과, 즉 반환값을 반환한다.

// 함수 호출
var result = add(2, 5);

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

함수를 사용하는 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.

var x = 0;
var y = 0;
var result = 0;

x = 1;
x = 2;
result = x + y; // 3

x = 3;
x = 4;
result = x + y; // 7

// => 함수를 통해 중복을 제거하고 코드를 재사용

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

var result = 0;

result = add(1, 2); // 3
result = add(3, 4); // 7

코드의 중복을 억제하고 재사용성을 높이는 함수는 유지보수의 편의성을 높이고 실수를 줄여 코드의 신뢰성을 높이는 효과가 있다. 또한 함수는 객체 타입의 값이기 때문에 이름(식별자)을 붙일 수 있는데, 적절한 함수 이름은 함수의 내부 코드를 이해하지 않고도 함수의 역할을 파악할 수 있기 때문에 이는 코드의 가독성을 향상시킨다.

함수 리터럴

자바스크립트의 함수는 객체 타입의 값이므로, 숫자 값을 숫자 리터럴로 생성하고 객체를 객체 리터럴로 생성하는 것처럼 함수도 함수 리터럴로 생성할 수 있다. 함수 리터럴은 function 키워드, 함수 이름, 매개 변수 목록, 함수 몸체로 구성된다.

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

함수 리터럴의 구성 요소는 다음과 같다.

함수는 객체지만 일반 객체와는 다르게 호출할 수 있다. 그리고 일반 객체에는 없는 함수 객체만의 고유한 프로퍼티를 갖는다.

함수 정의

함수 정의란 함수를 호출하기 이전에 인수를 전달받을 매개변수와 실행할 문들, 그리고 반환할 값을 지정하는 것을 말한다. 함수를 정의하는 방법에는 4가지가 있다.

1. 함수 선언문

함수 선언문을 사용해 함수를 정의하는 방식은 다음과 같다.

// 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); // f add(x, y)

// 함수 호출
consol.log(add(2, 5)); // 7

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

function (x, y) {
  return x + y;
}
// SyntaxError: Function statements require a function name

함수 선언문은 표현식이 아닌 문이다. 크롬 개발자 도구의 콘솔에서 함수 선언문을 실행하면 완료 값 undefined가 출력된다. 만일 표현식인 문이라면 완료 값 undefined 대신 표현식이 평가되어 생성된 함수가 출력되어야 한다.

표현식이 아닌 문은 변수에 할당할 수 없기 때문에, 함수 선언문 역시 변수에 할당할 수 없다. 하지만 다음 예제를 실행해보면 함수 선언문이 변수에 할당되는 것처럼 보인다.

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

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

이렇게 동작하는 이유는 자바스크립트 엔진이 코드의 문맥에 따라 동일한 함수 리터럴을 표현식이 아닌 문인 함수 선언문으로 해석하는 경우와 표현식인 문인 함수 리터럴 표현식으로 해석하는 경우가 있기 때문이다. 이는 함수 이름이 있는 기명 함수 리터럴은 함수 선언문 또는 함수 리터럴 표현식으로 해석될 가능성이 있다는 의미다.

자바스크립트 엔진은 함수 이름이 있는 함수 리터럴을 단독으로 사용(값으로 평가되어야 하는 문맥에서 함수 리터럴을 사용하지 않는 경우, 다시 말해 함수 리터럴을 피연산자로 사용하지 않는 경우)하면 함수 선언문으로 해석하고, 함수 리터럴이 값으로 평가되어야 하는 문맥, 예를 들어 함수 리터럴을 변수에 할당하거나 피연산자로 사용하면 함수 리터럴 표현식으로 해석한다. 이때 함수 선언문이든 함수 리터럴 표현식이든 함수가 생성되는 것은 동일하지만, 함수를 생성하는 내부 동작에는 차이가 있다.

// 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 해석한다.
// 함수 리터럴에서는 함수 이름을 생략할 수 있다.
(function bar() { console.log('bar'); });
bar(); // ReferenceError: bar is not defined

위 예제에서 단독으로 사용된 함수 리터럴(foo)은 함수 선언문으로 해석된다. 하지만 그룹 연산자 ( ) 내에 있는 함수 리터럴(bar)은 함수 선언문으로 해석되지 않고 함수 리터럴 표현식으로 해석된다. 그룹 연산자의 피연산자는 값으로 평가될 수 있는 표현식이어야 한다.

이처럼 이름이 있는 기명 함수 리터럴은 코드의 문맥에 따라 함수 선언문 또는 함수 리터럴 표현식으로 해석된다. 함수 선언문과 함수 리터럴 표현식은 함수 객체를 생성한다는 점에서 동일하지만 호출에 차이가 있다.

"함수 리터럴"에서 "함수 이름은 함수 몸체 내에서만 참조할 수 잇는 식별자다"라고 했다. 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 위 예제에서 함수 선언문으로 정의된 함수는 foo라는 이름으로 호출할 수 있었다. 위 예제에서는 식별자 foo를 선언한 적도 없고 할당한 적도 없다. foo는 도대체 무엇일까? 결론부터 말하자면 foo는 자바스크립트 엔진이 암묵적으로 생성한 식별자다.

자바스크립트 엔진은 생성된 함수를 호출하기 위해 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고, 거기에 함수 객체를 할당한다.

지금까지 살펴본 함수 선언문을 의사 코드로 표현하면 다음과 같다.

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

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

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.

2. 함수 표현식

자바스크립트의 함수는 값처럼 변수에 할당할 수도 있고 프로퍼티 값이 될 수도 있으며 배열의 요소가 될 수도 있다. 이처럼 값의 성질을 갖는 객체를 일급 객체라 한다. 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 표현식이라 한다.

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

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

함수 리터럴의 함수 이름은 생략할 수 있다. 이러한 함수를 익명 함수라 한다. 함수 표현식의 함수 리터럴은 함수 이름을 생략하는 것이 일반적이다. 함수 선언문에서 살펴본 바와 같이 함수를 호출할 때는 함수 이름이 아니라 함수 객체를 가리키는 식별자를 사용해야 한다.

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

함수 선언문과 함수 표현식은 유사하게 동작하는 것 처럼 보이지만, 정확히 동일하게 동작하지는 않는다. 함수 선언문은 "표현식이 아닌 문"이고 함수 표현식은 "표현식인 문"이다.

함수 생성 시점과 호이스팅

// 함수 참조
console.dir(add); // f 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 있지만, 함수 표현식으로 정의한 함수 표현식 이전에 호출할 수 없다. 이는 함수 선언문으로 정의한 함수와 함수 표현식으로 정의한 함수의 생성 시점이 다르기 때문이다.

함수 선언문도 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점인 런타임 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다. 그리고 자바스크립트 엔진은 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 암묵적으로 생성하고 생성된 함수 객체를 할당한다.

즉, 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되기 시작하는 런타임에는 이미 함수 객체가 생성되어 있고 함수 이름과 동일한 식별자에 할당까지 완료된 상태다. 따라서 함수 선언문 이전에 함수를 참조할 수 있으며 호출할 수도 있다. 이처럼 함수 선언문이 코드의 선두로 끌어 올려진 것처럼 자바스크립트 고유의 특징을 함수 호이스팅(Hoisting)이라 한다.

함수 호이스팅과 변수 호이스팅은 미묘한 차이가 있다. var 키워드로 선언된 변수는 undefined로 초기화되고, 함수 선언문을 통해 암묵적으로 생성된 식별자는 함수 객체로 초기화된다. 따라서 var 키워드를 사용한 변수 선언문 이전에 변수를 참조하면 변수 호이스팅에 의해 undefined로 평가된다.

함수 표현식은 변수에 할당되는 값이 함수 리터럴인 문이다. 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. 따라서 함수 표현식으로 정의한 함수는 반드시 함수 표현식 이후에 참조 또는 호출해야 한다.

3. 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.

생성자 함수

생성자 함수는 객체를 생성하는 함수를 말한다. 객체를 생성하는 방식은 객체 리터럴 이외에 다양한 방법이 있다.

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

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

Function 생성자 함수로 함수를 생성하는 방식은 일반적이지 않으며, 클로저를 생성하지 않는 등, 함수 선언문이나 함수 표현식으로 생성한 함수와 다르게 동작한다.

4. 화살표 함수

ES6에서 도입된 화살표 함수는 function 키워드 대신 화살표 =>를 사용해 좀 더 간략한 방법으로 함수를 선언할 수 있다. 화살표 함수는 항상 익명 함수로 정의한다.

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

화살표 함수는 생성자 함수로 사용할 수 없으며, 기존 함수와 this 바인딩 방식이 다르고, prototype 프로퍼티가 없으며 argument 객체를 생성하지 않는다. 이와 관련된 내용은 차후에 살펴보도록 하자.