Functional Programming in scala

함수형 프로그래밍이란 무엇인가?

Pure function 으로 프로그램을 구축. Pure function은 Side Effect(부수효과: 정해진 결과를 돌려주는 것 이외의 어떤 일)가 없는 함수이며, Side effect의 예는 다음과 같다.

• 변수를 수정한다.
• 자료구조를 제자리에서 수정한다.
• 객체의 필드를 설정한다.
• 예외를 던지거나 오류를 내면서 실행을 중단한다.
• 콘솔에 출력하거나 사용자의 입력을 읽어들인다.
• 파일에 기록하거나 파일에서 읽어들인다.
• 화면에 그린다. 


Pure function 으로 작성된 함수는 Modularity(모듈성)이 증가하며, test, 재사용, 병렬화, 일반화, 분석이 쉬워짐.

순수 함수란 구체적으로 무엇인가?

주어진 입력으로 뭔가를 계산하는 것 외에는 프로그램의 실행에 그 어떤 관찰 가능한 영향도 미치지 않는다. 따라서 같은 입력에는 항상 같은 값을 돌려준다.   Referential Transparency (참조 투명성)

• Expression(표현식)¹의 한 속성
• 임의의 프로그램에서 만일 어떤 표현식을 그 평가 결과로 바꾸어도 프로그램의 의미가 변하지 않는다면 그 표현식은 참조에 투명한 것. 


리뷰

이 책에서도 언급하였지만, 프로그래밍을 하면서 Side effect는 아예 없을 수는 없다. Pure function으로 작성하였을 때의 잇점으로 언급된 Modularity(모듈성)의 증가는 스칼라뿐만 아니라 다른 언어에서도 똑같이 적용된다.

마틴 오더스키의 강의 Functional Programming Principles in Scala에서도 재귀함수를 많이 사용하는데, 그 이유도 함수의 side effect가 없는 참조 투명성을 강조하기 위함이다. 재귀함수는 iteration을 하면서 변화된 상태를 다음 재귀함수에서 사용할 수 있는 변수로 넘겨줄 수 있기 때문에 다른 변수의 상태를 변화시키지 않을 수 있다. 아래 코드는 순수하지 않은 함수의 간단한 예이다. 변수 mutableSum은 collection의 index에 위치하는 값을 계속 더해가면서 for loop를 돈다. 따라서 자기 자신의 값이 계속적으로 변화된다.

// Collection(List[Int])의 sum을 구하는 순수하지 않은 방법
val list = List(1, 2, 3, 4, 5)
var mutableSum = 0
for(i <- list) mutableSum += i
println(mutableSum)

사실 이런 간단한 코드에서는 별 문제 없을지 모르겠지만, 만약 변수 mutableSum이 for-loop 실행되는 1000줄 정도 앞에 있다거나, 중간에 어떤 로직이 추가되어 계속적으로 이 변수의 상태가 변한다고 가정하자. 그러면 코드를 디버깅하거나 해석할 때, 이 변수의 변화를 계속해서 추적해야된다. 반면에 참조 투명하다면, 변수 mutableSum가 변하지 않고 어떤 로직(List 원소들의 Sum와 같은 함수)에 대해서 변하지 않는 변수(Output)로만 정의되야 한다고 생각된다. 그리고 그 뒤로 추가되는 로직이 있다면, 그 로직에 필요한 input, output을 정의한 뒤 기존 정의된 변수의 직접적인 변화를 피해야하겠다.

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1. 프로그램을 구성하는 코드 중 하나의 결과로 평가될 수 있는 임의의 코드 조각 ↩