[개발상식] 함수형 프로그래밍

1. 프로그래밍 패러다임

- 프로그래밍 스타일을 의미하며, 전체적인 프로그래밍 방식을 말함

- 대표적으로 절차적, 객체지향, 함수형 프로그래밍이 존재한다.

- 크게 분류하면 명령형 / 선언형 프로그래밍으로 나눌 수 있다.

 

1-1. 명령형(Imperative)프로그래밍

: 프로그래밍 상태와 상태를 변경시키는 구문의 관점에서의 연산을 설명

(컴퓨터가 수행할 명령들을 순서대로 써놓은것)

- 절차적 프로그래밍, 객체지향 프로그래밍

- 명령형 프로그래밍 언어: C, C++, Java, Pascal, Ruby 

 

1-2. 선언형(Declarative)프로그래밍

: 필요한 것을 달성하는 과정을 기술하기보다 필요한 것이 어떤 것인지를 기술하는 것에 초점을 맞추는 프로그래밍 구조

: 목표를 명시하고, 알고리즘을 명시하지 않는 것으로 '무엇'에 집중하는 프로그래밍('어떻게'에 대한 부분은 추상화)

- 함수형 프로그래밍 : 

- 선언형 프로그래밍 언어 : HTML, Lisp, Haskell, Prolog, SQL, XML 

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2. 함수형 프로그래밍

- 자료처리를 수학적 함수의 계산으로 취급하고, 상태와 가변데이터를 멀리하는 프로그래밍 패러다임.

- 순수함수를 조합하고 프로그램을 만드는 방법이다.

- 함수형 프로그래밍 언어 3대장 : Clojure, Scala(실무에 도입하기 좋음), Haskell(학계 정통파 순수 함수형 언어) 

- 자바스크립트, 코틀린, 파이썬 등에도 최근 함수형 프로그래밍 문법이 추가되었다.

- 외부환경으로부터 독립적. 주어진 작업만 한다.

 

수학의 원리와 밀접하게 연관. 매우는데 시간이 오래걸리고 난해..

그래서 사람의 사고방식과 가까운 절차지향, 객체지향 프로그래밍이 더 보편적으로 많이 쓰여지고 있음.

 

방대한 데이터를 빠르게 계산해서 병렬적으로 안정적으로 처리하는 것의 중요성이 부각되면서

함수형 프로그래밍 언어가 다시 주목을 받기 시작한것.

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3. 함수형 프로그래밍의 특징

3-1. 순수함수 Pure function

- 함수의 실행이 프로그램 실행에 영향을 미치지 않아야 하는 함수

- 함수 내부에서 인자의 값을 변경하거나 프로그램 상태를 변경하는 side effect 가 없는 것.

- 함수에서 외부의 상태값을 참조하거나 또는 외부의 상태를 변경하는 것은 순수함수라 볼 수 없다!

- 동일한 인자를 넣었을 때 항상 동일한 결과값을 반환하고, 언제 선언되었는지 외부에 영향받지 않도록 작성해야한.

 

3-2. 비상태 Stateless , 불변성 Immutability

- 함수형 프로그래밍에서의 데이터는 변하지 않는 불변성을 유지해야한다.

- 데이터의 변경이 필요한 경우 원본 데이터 구조를 변경하지 않고,

그 복사본을 만들어 그 일부를 변경하고 변경한 복사본을 사용해 작업을 진행

(전달된 데이터를 변경하는게 아니라 새로운 버전의 새로운 오브젝트를 만들어서 결과값으로 전달해야함)

- 변경하지 않음으로서 부작용(함수호출시 외부상태변경, 예상치못한 에러발생 등)을 만들지 않음

- 멀쓰레딩 환경(여러 스레드가 동시에 하나의 자원을 공유하고 있기때문에 같은 자원을 두고 경쟁상태와 같은 문제가 발생)에서도 안정적으로 동작한다.

 

3-3. 선언형 함수 Expressions

- 선언형은 "무엇"을 할 것인가에 주목 / 명령형은 무엇을 "어떻게"할 것인가에 주목 

- if, for, switch와 같은 명령문을 사용하지 않고 프로그래밍한다.

 

3-4. 1급 객체와 고차함수 First-class, Higher-order functions

- 1급객체의 특징 : 변수나 데이터 구조 안에 담을 수 있다. 파라미터로 전달할 수 있다. 반환값으로 사용할 수 있다.

할당된 이름과 관계없이 고유한 구별이 가능, 동적으로 프로퍼티 할당 가능.

- 고차함수의 특징 : 함수를 인자로써 전달할 수 있어야한다. 함수의 반환값으로 또 다른 함수를 사용할 수 있다.

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4. 함수형 프로그래밍의 장점

- 높은 수준의 추상화 제공(복잡한 자료, 모듈, 시스템 등으로부터 핵심 개념, 기능을 간추려냄)

  * 함수의 기본원칙 '함수는 한가지 동작만 해야함' => 여러 동작을 동시에 수행하면, 다른 함수, 모듈과의 종속성이 커져        유지보수가 어려워짐.

- 함수 단위의 코드 재사용 수월

-. 불변성을 지향하므로 프로그램 동작 예측이 쉽다

 

5. 함수형 프로그래밍의 단점

- 코드의 가독성이 좋지 않을 수 있음

- 반복을 for문이 아닌 재귀함수를 통해 이루어지는데(deep copy), 재귀적 코드스타일은 무한루프에 빠질 수 있다.

* 재귀함수 : 함수 안에 자신의 함수를 다시 호출하는 함수. 자신의 로직을 내부적으로 반복하다가 일정 조건이 만족되면

함수를 이탈하여 결과를 도출한다.

- 순수함수의 사용은 쉬울 수 있으나, 조합은 쉽지 않다.

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6. 정리

ui 어플리케이션은 특성상 많은 상태변화가 일어나므로 순수함수형프로그래밍만을 이용해서는 무리가 있다고함.

따라서 '함수형 반응형 프로그래밍'을 이용하거나, 객체지향프로그래밍에서 함수형프로그래밍의 특징을

결합해 안정적인 프로그램을 하는 식으로 활용. 

원하는 목표에 따라 적절한 것을 잘 골라 사용해하고, 여러 패러다임을 잘 이해하고 두루 알아야 한다.