Functions

Functions

함수는 프로그래밍의 핵심 구성 요소로, 특정 작업을 수행하는 독립적이고 재사용 가능한 코드 블록이다.
함수는 입력값(매개변수)을 받아 처리한 후 결과값을 반환할 수 있다.
함수는 코드의 가독성을 높이고 모듈화된 구조를 만들어 유지보수와 확장성을 크게 개선할 수 있다.

함수는 프로그래밍의 근본 개념으로, 다양한 언어에서 조금씩 다른 문법과 용법을 가지고 있지만 기본적인 원리는 동일하다.
각 언어의 특성과 장점을 이해하고 적재적소에 적용함으로써 더 효율적이고 관리하기 쉬운 소프트웨어를 개발할 수 있다.

함수의 기본 개념

• 함수는 하나의 작업 또는 연산을 수행하기 위해 정의된 코드 집합이며, 필요에 따라 여러 번 호출하여 사용할 수 있다.
• 함수는 입력 값(매개변수)을 받고, 이를 처리한 후 결과(반환 값)를 돌려줄 수 있어 코드 재사용과 분업에 용이하다.

함수 선언 및 구현

• 함수 정의: 함수를 정의할 때는 함수 이름과 괄호 안에 입력 매개변수를 명시하며, 중괄호 또는 들여쓰기로 본문을 구분한다.

• 예시 (Python):

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  def 함수이름(매개변수1, 매개변수2, …): # 함수 본문 (실행될 코드) return 반환값 # 선택적 def greet(name): print("Hello", name) greet("Alice") # "Hello Alice" 출력

  이 예시는 매개변수를 받아 인사 메시지를 출력하는 간단한 함수이다.

• 예시 (C):

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  #include int add(int a, int b) { return a + b; } int main() { int result = add(5, 3); printf("Result: %d\n", result); return 0; }

  C언어에서는 함수 선언, 정의, 호출의 순서가 중요하며, main() 함수가 프로그램의 시작점 역할을 한다.

• 예시 (JavaScript):

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  function 함수이름(매개변수1, 매개변수2, …) { // 함수 본문 (실행될 코드) return 반환값; // 선택적 } function greet(name) { console.log("Hello, " + name); } greet("Alice"); // "Hello, Alice" 출력

  JavaScript에서는 함수가 일급 객체로 취급되어 변수에 할당하거나 다른 함수의 인수로 전달할 수 있다.

함수의 주요 요소

1. 함수 이름

   • 함수의 목적을 명확히 나타내는 이름을 사용해야 한다.
   • 일반적으로 동사 또는 동사구를 사용한다 (예: calculateTotal, getUserData)
   • 코드 가독성과 유지보수성을 높이는 데 중요하다.

2. 매개변수(Parameters)

   • 함수에 전달되는 입력값이다.
   • 함수 내에서 사용할 수 있는 변수로 작동한다.
   • 함수의 유연성을 높여준다.
   • **매개변수(Parameters)**는 함수 정의 시 변수로 지정되어 호출 시 전달되는 값을 받아들이며, 인수와 매핑된다.
   • Python과 같은 언어에서는 기본 인수 값, 키워드 인수, 가변 인수 등 다양한 방식으로 매개변수를 사용할 수 있다.

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   def greet(name): # name은 매개변수 return f"안녕하세요, {name}님!" # 함수 호출 시 '김철수'라는 인수(argument)를 전달 message = greet("김철수")

3. 함수 본문

   • 실제로 실행될 코드가 포함된 부분이다.
   • 주어진 작업을 수행하는 명령문들의 집합이다.

4. 반환값(Return Value)

   • 함수가 실행을 마친 후 호출한 곳으로 돌려주는 값이다.
   • return 문을 사용하여 지정한다.
   • 반환값이 없는 함수도 있으며, 이런 함수는 일반적으로 “프로시저” 또는 “void 함수"라고 부른다.
   • 함수는 return 문을 통해 결과 값을 반환할 수 있으며, 이를 이용해 계산된 값을 변수에 저장하거나 다른 함수 호출의 입력으로 사용할 수 있다.

함수의 유형

• 내장 함수와 사용자 정의 함수: 대부분의 언어는 미리 정의된 내장 함수를 제공하며, 개발자는 필요에 따라 새로운 기능의 사용자 정의 함수를 구현할 수 있다.
• 익명 함수: 이름 없이 정의되어 일회성으로 사용되거나 함수 내부에서 다른 함수의 인수로 사용되는 경우가 많으며, JavaScript의 화살표 함수(Arrow Function) 등이 이에 해당한다.
• 순수 함수와 고차 함수: 순수 함수는 동일한 입력에 대해 항상 동일한 출력을 내며 부작용이 없고, 고차 함수는 함수를 인수로 받거나 함수를 반환하는 특징을 갖는다.

함수의 종류

1. 사용자 정의 함수

   • 프로그래머가 직접 작성한 함수이다.
   • 특정 프로그램의 요구사항에 맞게 설계된다.

2. 내장 함수(Built-in Functions)

   • 프로그래밍 언어에서 기본적으로 제공하는 함수이다.
   • Python의 print(), len(), JavaScript의 console.log(), parseInt() 등이 여기에 해당한다.

3. 익명 함수(Anonymous Functions)

   • 이름이 없는 함수로, 주로 일회성으로 사용된다.
   • Python에서는 lambda 표현식, JavaScript에서는 화살표 함수로 구현된다.

   1 2	# Python lambda 함수 double = lambda x: x * 2

   1 2	// JavaScript 화살표 함수 const double = (x) => x * 2;

4. 재귀 함수(Recursive Functions)

   • 자기 자신을 호출하는 함수이다.
   • 주로 문제를 더 작은 동일한 형태의의 문제로 나누어 해결할 때 사용된다.

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   def factorial(n): if n <= 1: return 1 else: return n * factorial(n-1)

5. 고차 함수(Higher-Order Functions)

   • 다른 함수를 매개변수로 받거나 함수를 반환하는 함수이다.
   • 함수형 프로그래밍의 핵심 개념이다.
   • JavaScript의 map(), filter(), reduce() 등이 대표적이다.

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   // 함수를 매개변수로 받는 고차 함수 function applyOperation(x, y, operation) { return operation(x, y); } // 함수를 반환하는 고차 함수 function multiplyBy(factor) { return function(number) { return number * factor; }; } const double = multiplyBy(2); console.log(double(5)); // 10

함수의 장점

1. 코드 재사용성
   • 동일한 코드를 여러 번 작성할 필요 없이 함수로 정의하여 필요할 때마다 호출할 수 있다.
2. 모듈화(Modularity)
   • 프로그램을 논리적 단위로 분리하여 복잡성을 관리할 수 있다.
   • 각 함수는 특정 작업만 담당하므로 코드 이해와 유지보수가 쉬워진다.
3. 추상화(Abstraction)
   • 복잡한 구현 세부사항을 숨기고 사용자에게 간단한 인터페이스를 제공한다.
   • “어떻게(how)“보다 “무엇을(what)” 수행하는지에 집중할 수 있게 한다.
4. 디버깅 용이성
   • 문제가 발생했을 때 관련 함수만 검사하면 되므로 디버깅이 쉬워진다.

함수 매개변수 전달 방식

1. 값에 의한 전달(Pass by Value)
   • 매개변수로 값의 복사본이 전달된다.
   • 함수 내에서 매개변수를 변경해도 원본 값은 영향을 받지 않는다.
   • 기본 데이터 타입(숫자, 문자열 등)에 주로 적용된다.
2. 참조에 의한 전달(Pass by Reference)
   • 매개변수로 값의 참조(메모리 주소)가 전달된다.
   • 함수 내에서 매개변수를 변경하면 원본 값도 변경된다.
   • 객체, 배열 등의 복합 데이터 타입에 주로 적용된다.

함수 스코프(Scope)와 변수 가시성

1. 지역 변수(Local Variables)
   • 함수 내에서 선언된 변수로, 해당 함수 내에서만 접근 가능하다.
   • 함수 실행이 종료되면 메모리에서 제거된다.
2. 전역 변수(Global Variables)
   • 함수 외부에서 선언된 변수로, 프로그램 어디서든 접근 가능하다.
   • 프로그램이 종료될 때까지 메모리에 유지된다.
3. 클로저(Closures)
   • 함수가 자신이 생성된 환경(렉시컬 환경)을 기억하는 현상이다.
   • 내부 함수가 외부 함수의 변수에 접근할 수 있게 한다.

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function createCounter() {
    let count = 0;  // 외부 함수의 변수
    
    return function() {  // 내부 함수 (클로저)
        count++;  // 외부 함수의 변수에 접근
        return count;
    };
}

const counter = createCounter();
console.log(counter());  // 1
console.log(counter());  // 2

함수의 고급 개념

1. 함수 오버로딩(Function Overloading)

   • 같은 이름의 함수가 다른 매개변수 타입이나 개수를 처리할 수 있는 기능이다.
   • Python은 기본적으로 지원하지 않지만, 다양한 방법으로 구현 가능하다.
   • Java, C++ 등의 언어에서 널리 사용된다.

2. 기본 매개변수(Default Parameters)

   • 함수 호출 시 매개변수가 제공되지 않을 경우 사용할 기본값을 지정한다.

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   def greet(name, greeting="안녕하세요"): return f"{greeting}, {name}님!" print(greet("김철수")) # "안녕하세요, 김철수님!" print(greet("김철수", "반갑습니다")) # "반갑습니다, 김철수님!"

3. 가변 인자(Variable Arguments)

   • 함수가 임의 개수의 인자를 받을 수 있게 한다.
   • Python에서는 *args(위치 인자)와 **kwargs(키워드 인자)를 사용한다.

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   def sum_all(*numbers): total = 0 for num in numbers: total += num return total print(sum_all(1, 2, 3, 4, 5)) # 15

4. 순수 함수(Pure Functions)

   • 동일한 입력에 대해 항상 동일한 출력을 반환한다.
   • 부작용(side effects)이 없다 (외부 상태 변경 없음)
   • 함수형 프로그래밍의 핵심 개념이다.

함수 설계 원칙

1. 단일 책임 원칙(Single Responsibility Principle)

   • 함수는 한 가지 작업만 수행해야 한다.
   • 여러 작업을 수행하는 함수는 더 작은 함수로 분리하는 것이 좋다.

2. DRY(Don’t Repeat Yourself) 원칙

   • 코드 중복을 피하고 재사용 가능한 함수를 작성해야 한다.

3. KISS(Keep It Simple, Stupid) 원칙

   • 함수는 가능한 한 간단하고 이해하기 쉽게 작성해야 한다.

4. 명확한 이름과 문서화

   • 함수 이름은 그 기능을 명확히 나타내야 한다.
   • 주석이나 문서 문자열(docstring)로 함수의 목적, 매개변수, 반환값을 설명해야 한다.

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   def calculate_area(radius): """ 원의 면적을 계산합니다. 매개변수: radius (float): 원의 반지름 반환값: float: 원의 면적 """ import math return math.pi * (radius ** 2)

실제 사용 예시

1. 데이터 처리 함수

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   def filter_adults(people): """ 사람들의 목록에서 성인(18세 이상)만 필터링합니다. 매개변수: people (list): 사람 객체의 목록, 각 객체는 'age' 속성을 가짐 반환값: list: 성인만 포함된 목록 """ return [person for person in people if person['age'] >= 18]

2. 유틸리티 함수

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   /** * 주어진 문자열이 유효한 이메일 형식인지 확인합니다. * @param {string} email - 검사할 이메일 주소 * @returns {boolean} 유효한 이메일이면 true, 아니면 false */ function isValidEmail(email) { const emailRegex = /^[^\s@]+@[^\s@]+\.[^\s@]+$/; return emailRegex.test(email); }

참고 및 출처