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함수형 프로그래밍 방식으로 함수 만들기

2023-08-05

유인동님의 자바스크립트로 알아보는 함수형 프로그래밍 (ES5) 강의를 보고 정리한 글입니다.

함수형 코딩 책을 읽으면서도 뭔가 아쉽다는 느낌을 받아 강의를 보게되었다. 결론은 너무 재밌음. 쏙쏙 들어오는 함수형 코딩은 명령형 프로그래밍의 사고를 함수형으로 전환하기 위한 길을 터주는 역할이라면 유인동님 강의는 좀 더 실용적인 느낌이다. 좀 더 익히고 나서 프로젝트 리팩토링을 함수형으로 해봐야겠다.

함수형 프로그래밍

함수형 프로그래밍은 특정 언어에 국한되는 것이 아니라 패러다임이다. 언어 위에 있는 패러다임. 패러다임을 익히게 되면 함수형 프로그래밍의 대표격인 클로저나 엘릭서 같은 언어도 다룰 준비가 되었다는 것을 의미한다.

함수형 사고방식

문제의 해결 방법을 동사(함수)들로 구성(조합)하는 것

  • 마이클 포거스 [클로저 프로그래밍의 즐거움]

객체 지향과 함수형 프로그래밍

// 데이터(객체) 기준
duck.moveLeft();
duck.moveRight();
dog.moveLeft();
dog.moveRight();

// 함수 기준
moveLeft(dog);
moveRight(duck);
moveLeft({ x: 5, y: 2 });
moveRight(dog);

객체 지향에서는 데이터를 먼저 디자인하고 데이터에 맞는 메서드를 만든다. 함수형 프로그래밍은 함수를 만들고 함수에 맞게 데이터를 구성하는 식이다.

명령형 코드를 함수형으로 변경해보기

const users = [
	{ id: 1, name: "ID", age: 36 },
	{ id: 2, name: "AD", age: 32 },
	{ id: 3, name: "DD", age: 32 },
	{ id: 4, name: "CD", age: 31 },
	{ id: 5, name: "FD", age: 27 },
	{ id: 6, name: "ED", age: 23 }
];
  • 30세 이상인 users를 거른다.
const temp_users = [];
for (let i = 0; i < users.length; i++) {
	if (users[i].age >= 30) {
		temp_users.push(users[i]);
	}
}
  • 30세 이상인 users의 names를 수집한다.
const names = [];
for (let i = 0; i < temp_users.length; i++) {
	if (users[i].age <= 30) {
		names.push(temp_users[i].name);
	}
}
  • 30세 미만인 users를 거른다.
  const temp_users = [];
  for (let i = 0l i < users.length; i++) {
    if (users[i].age < 30) {
      temp_users.push(users[i]);
    }
  }
  • 30세 미만인 users의 ages를 수집한다.
const ages = [];
for (let i = 0; i < temp_users.length; i++) {
	ages.push(temp_users[i].age);
}
  • 코드를 보면 중복이 많다.

filter와 map을 만들어서 개선해보기

function _filter(list, predi) {
	const new_list = [];

	for (let i = 0; i < list.length; i++) {
		if (predi(list[i])) {
			new_list.push(list[i]);
		}
	}

	return new_list;
}

console.log(_filter(users, (user) => user.age >= 30));
console.log(_filter(users, (user) => user.age < 30));
  • 추상화의 단위가 객체나 메서드나 클래스가 아니라 함수를 이용해서 프로그래밍 한다.
  • 원래 있는 값을 직접 변경하지 않고 새로운 값을 만든다.
  • 어떤 조건일 때 수행하는 지를 predicate에 완전히 위임한다.
  • filter와 같은 것을 응용형 함수라고 한다. 함수를 인자로 받아 원하는 시점에 평가를 하면서 내가 원하는 특정한 인자를 적용해나가면서 로직을 완성해 나가는 방식
function _map(list, mapper) {
	const new_list = [];

	for (let i = 0; i < list.length; i++) {
		new_list.push(mapper(list[i]));
	}

	return new_list;
}

const over_30 = _filter(users, (user) => user.age >= 30);
console.log(_map(over_30, (user) => user.name));
  • 이번에도 mapper를 통해서 무엇을 수집할 것인지를 완전히 위임해준다.
  • 이 코드를 보면 데이터형이 어떻게 생겼는지 보이지 않는다. 이것이 함수형 프로그래밍의 중요한 특징이다. 다형성이 굉장히 높고 관심사가 완전히 분리가 된다.
  • 함수형 프로그래밍에서는 대입문을 많이 쓰지 않는 특징이 있다.

each 만들기

filter와 map을 보면 loop를 도는 부분이 중복되고있다.

function _each(list, iter) {
	//iteratee를 받아서 반복하는 함수
	for (let i = 0; i < list.length; i++) {
		iter(list[i]);
	}

	return list;
}

_map과 _filter를 _each를 통해 개선해보기

function _filter(list, predi) {
	const new_list = [];

	_each(list, function (val) {
		if (predi(val)) {
			new_list.push(val);
		}
	});

	return new_list;
}
function _map(list, mapper) {
	const new_list = [];

	_each(list, function (val) {
		new_list.push(mapper(val));
	});

	return new_list;
}
  • for문을 돌면서 안에서 하는 일을 _each에게 완전히 위임하게 된다.

다형성

앞서 만들었던 map, filter함수는 JavaScript에 원래 있는 함수이다. 근데 이미 있는 함수를 왜 만드는 걸까?

  • 원래 있는 함수는 메서드이다. 메서드라는 말은 순수 함수가 아니고 객체의 상태에 따라 결과가 달라지는 특징을 가지고 있다.
  • 메서드는 객체 지향 프로그래밍이다. 메서드의 특징은 해당 클래스에 정의되기 때문에 해당 클래스의 인스턴스 에서만 사용할 수 있는 특징이 있다.
  • array like 객체에서는 사용할 수 없다는 특징을 갖고 있다. 대표적으로 돔의 노드 객체가 있다. -> 다형성을 지원하기 어려움이 있을 수 있다.
console.log(document.querySelectorAll("*").map((node) => node.nodeName)); // error 발생
console.log(_map(document.querySelectorAll("*"), (node) => node.nodeName)); // 작동 O
  • _map함수는 length가 있고 key-value쌍의 객체라면 모두 동작하도록 되어 있다.

내부 다형성

  • predicate, iteratee, mapper
_map([1, 2, 3, 4], (v) => v + 10);
  • 이 모습을 봤을 때 저 두 번째 인자로 들어간 것을 콜백 함수라고 부르는 경향이 있다. 하지만 함수형 프로그래밍에서는 두 번째 함수가 어떤 역할을 하는 함수인지에 따라 굉장히 다양한 이름을 갖는 것이 중요하다. 각각의 역할에 맞는 보조 함수의 이름을 불러주는 것이 좋다.(ex, predi, iter, mapper)

커링 curring

function _curry(fn) {
	return function (a) {
		return function (b) {
			return fn(a, b);
		};
	};
}

const add = _curry((a, b) => a + b);
const add10 = add(10);

console.log(add10(5)); //15
console.log(add(10)(5)); //15
  • 원하는 시점까지 미뤄놨다가 최종적으로 평가하는 함수
function _curry(fn) {
	return function (a) {
		return arguments.length === 2
			? fn(a, b)
			: function (b) {
					return fn(a, b);
			  };
	};
}
function _curryr(fn) {
	return function (a, b) {
		return arguments.length === 2
			? fn(a, b)
			: function (b) {
					return fn(b, b);
			  };
	};
}

const sub = _curryr((a, b) => a - b);

console.log(sub(10, 5)); //5
console.log(sub(10)(5)); //5

_get을 만들어 좀 더 간단하게 하기

  • object의 값을 안전하게 참조하는 함수
function _get(obj, key) {
	return obj === null || obj === undefined ? undefined : obj[key];
}

const user1 = users[0];
console.log(_get(user1, "name"));

curryr 적용해서 더 간결하게 만들기

var _get = _curryr(_get);

_get("name")(users[0]);
  • 위와 같은 예제로 사용할 수 있다. 먼저 name을 도출하는 함수를 return한다.

reduce

function _reduce(list, iter, memo) {
	if (arguments.length === 2) {
		memo = list[0];
		list = list.slice(1);
	}
	_each(list, function (val) {
		memo = iter(memo, val);
	});

	return memo;
}

const add = (a, b) => a + b;
console.log(_reduce([1, 2, 3, 4], add, 0)); //10

rest

const slice = Array.prototype.slice;
function _rest(list, num) {
	return slice.call(list, num || 1);
}

function _reduce(list, iter, memo) {
	if (argumnets.length === 2) {
		memo = list[0];
		list = _rest(list);
	}
	_each(list, function (val) {
		memo = iter(memo, val);
	});

	return memo;
}

reduce를 이용해서 파이프라인 만들기

const f1 = _pipe(
  a => a + 1;,
  a => a * 2
)

f1(1); // 4
  • 함수들을 받아서 함수들을 연속적으로 실행하는 함수를 return하는 함수
function _pipe() {
	const fns = arguments;

	return function (arg) {
		return _reduce(
			fns,
			function (arg, fn) {
				return fn(arg);
			},
			arg
		);
	};
}

_go

  • pipe는 함수를 리턴하는 함수고, go는 바로 결과를 만드는 함수라고 볼 수 있다.
_go(
	1,
	(a) => a + 1,
	(a) => a * 2,
	(a) => a * a
);
function _go(arg) {
	const fns = _rest(arguments); // 맨 앞의 인자가 제거된 인자를 만든다.
	return _pipe.apply(null, fns)(arg); // _pipe(...fns)(arg); 이것과 같다.
}
_map(
	_filter(users, (user) => user.age >= 30),
	_get("name")
);

_go(
	users,
	(users) => _filter(users, (user) => user.age >= 30),
	(users) => _map(users, _get("name")),
	console.log
);

curryr을 통해 더 간결하게 만들어보기

var _map = _curryr(_map);
var _filter = _curryr(_filter);

// 원래 사용하는 방법
_map([1, 2, 3], (val) => val * 2);

// curryr을 적용한 방법
_map((val) => val * 2)([1, 2, 3]);

_go(
	users,
	_filter((user) => user.age >= 30),
	_map(_get("name")),
	console.log
);

_each의 외부 다형성 높이기

  • 함수형 프로그래밍에서는 예외적인 데이터가 들어오는 경우에 다형성을 높이는 방법으로 해결하기도 한다.
function _each(list, iter) {
	//iteratee를 받아서 반복하는 함수
	for (let i = 0; i < list.length; i++) {
		iter(list[i]);
	}

	return list;
}
  • 이 경우에 list에 null을 넣으면 에러가 나게된다.
const _length = _get("length");

function _each(list, iter) {
	for (let i = 0, len = _length(list); i < len; i++) {
		iter(list[i]);
	}

	return list;
}

console.log(_each(null, console.log)); // undefined
console.log(_filter(null, (v) => v)); // []
console.log(_map(null, (v) => v)); // []

_go(
	null,
	_filter((v) => v % 2),
	_map((v) => v * v),
	console.log
); // []
  • _length라는 함수를 만들면 _get에 list가 null이나 undefined가 와도 대응할 수 있도록 되어 있기 때문에 에러가 나지 않을 것

_keys 만들기

  • Object.keys(null)은 에러가 나게된다. 이 부분을 좀 더 안전하게 만들어보자.
function _is_object(obj) {
	return typeof obj === "object" && !!obj;
}

function _keys(obj) {
	return _is_object(obj) ? Object.keys(obj) : [];
}

console.log(_keys({ name: "ID" })); // "name"
console.log(_keys(null)); // []
  • 이것을 이용하면 _each함수도 조금 더 다향성을 높일 수 있다.
    • array말고 key value 쌍이라도 반복하게끔 만들 수 있다.
_each(
	{
		13: "ID",
		19: "HD",
		29: "YD"
	},
	(name) => console.log(name)
);
// 이런 것이 가능하게끔
function _each(list, iter) {
	const keys = _keys(list);

	for (let i = 0, len = keys.length; i < len; i++) {
		iter(list[keys[i]]);
	}

	return list;
}

console.log(
	_map(
		{
			13: "ID",
			19: "HD",
			29: "YD"
		},
		(name) => name.toLowerCase()
	)
); // ['id', 'hd', 'yd']

컬렉션 중심 프로그래밍

  • 수집하기: map, values, pluck 등
  • 거르기: filter, reject, compack, without 등
  • 찾아내기: fine, some, every 등
  • 접기: reduce, min, max, group_by, count_by

수집하기

map을 이용해 values만들기

function _values(data) {
	return _map(data, (val) => val);
}

console.log(_values(users[0])); // [1, "ID", 36]

function _identity(val) {
	return val;
}

function _values(data) {
	return _map(data, _identity);
}

console.log(_values(users[0])); // [1, "ID", 36]
console.log(_map(_identity)(users[0])); // [1, "ID", 36]

var _values = _map(_identity);

map을 이용해 pluck 만들기

  • 배열 내부의 객체에 있는 key를 이용해 값들을 수집하는 함수
function _pluck(data, key) {
	return _map(data, _get(key));
}

console.log(_pluck(users, "age"));
console.log(_pluck(users, "name"));
console.log(_pluck(users, "id"));

거르기

filter를 이용해 reject만들기

  • reject는 filter와 반대로 true로 평가되는 값들을 제외시킨다.
function _reject(data, predi) {
	return _filter(data, (val) => !predi(val));
}

console.log(_reject(users, (user) => user.age < 30));
// [
//     {
//         "id": 1,
//         "name": "ID",
//         "age": 36
//     },
//     {
//         "id": 2,
//         "name": "AD",
//         "age": 32
//     },
//     {
//         "id": 3,
//         "name": "DD",
//         "age": 32
//     },
//     {
//         "id": 4,
//         "name": "CD",
//         "age": 31
//     }
// ]
function _negate(func) {
	return function (val) {
		return !func(val);
	};
}

function _reject(data, predi) {
	return _filter(data, _negate(predi));
}
  • _negate를 만들어 더 간결하게 만들 수도 있다.
  • 순수 함수를 계속 평가 시점을 다루거나 함수를 리턴하거나.. 이런 식으로 함수들 간의 조합을 이용하는 것이 함수형 프로그래밍

filter를 이용해 compact만들기

  • truthy한 값만 남기는 것
const _compact = _filter(_identity);

console.log(_compact([0, 1, 2, null, false])); // [1, 2]

찾아내기

find 만들기

const _find = _curryr((list, predi) => {
	const keys = _keys(list);
	for (let i = 0, len = keys.length; i < len; i++) {
		const val = list[keys[i]];
		if (predi(val)) return val;
	}
});

console.log(_find(users, (user) => user.age < 30));
_go(
	users,
	_find((user) => user.age < 30),
	_get("name"),
	console.log
);

find_index만들기

function _find_index(list, predi) {
	const keys = _keys(list);
	for (let i = 0, len = keys.length; i < len; i++) {
		const val = list[keys[i]];
		if (predi(val)) return i;
	}

	return -1;
}

find_index를 이용해 some 만들기

  • _some([1, 2, 5, 10, 20], val => val > 10); 이 조건에 맞는 값이 하나라도 있으면 true가 된다.
const _some = _curryr((list, predi) => {
	return _find_index(list, predi) !== -1;
});
  • predi를 안 넣어도 동작해야 한다.
const _some = (data, predi) => {
	return _find_index(data, predi || _identity) !== -1;
};

find_index를 이용해 every 만들기

  • 모든 값이 predi에 만족해야 true가 나온다.
const _every = (data, predi) => {
	return _find_index(data, _negate(predi || _identity)) === -1;
};

접기

reduce를 이용해 min 만들기

function _min(data) {
	return _reduce(data, (a, b) => {
		return a < b ? a : b;
	});
}

reduce를 이용해 max 만들기

function _max(data) {
	return _reduce(data, (a, b) => {
		return a > b ? a : b;
	});
}

reduce를 이용해 min_by 만들기

const _min_by = _curryr((data, iter) => {
	return _reduce(data, (a, b) => {
		return iter(a) < iter(b) ? a : b;
	});
});

reduce를 이용해 max_by 만들기

const _max_by = _curryr((data, iter) => {
	return _reduce(data, (a, b) => {
		return iter(a) > iter(b) ? a : b;
	});
});

_go(
	users,
	_filter((user) => user.age >= 30),
	_min_by(_get("age")),
	console.log
);
console.log(_max_by([1, 2, 4, 10, 5, -4, -11], Math.abs)); // -11

reduce를 이용해 group_by 만들기

  • 특정 조건을 통해 그룹을 만들어주는 함수
const _group_by = _curryr((data, iter) => {
	return _reduce(
		data,
		(grouped, val) => {
			const key = [iter(val)];
			(grouped[key] = grouped[key] || []).push(val);

			return grouped;
		},
		{}
	);
});

console.log(_group_by(users, (user) => user.age));
// {
//     "23": [
//         {
//             "id": 6,
//             "name": "ED",
//             "age": 23
//         }
//     ],
//     "27": [
//         {
//             "id": 5,
//             "name": "FD",
//             "age": 27
//         }
//     ],
//     "31": [
//         {
//             "id": 4,
//             "name": "CD",
//             "age": 31
//         }
//     ],
//     "32": [
//         {
//             "id": 2,
//             "name": "AD",
//             "age": 32
//         },
//         {
//             "id": 3,
//             "name": "DD",
//             "age": 32
//         }
//     ],
//     "36": [
//         {
//             "id": 1,
//             "name": "ID",
//             "age": 36
//         }
//     ]
// }
function _push(obj, key, val) {
	(obj[key] = obj[key] || []).push(val);

	return obj;
}

const _group_by = _curryr((data, iter) => {
	return _reduce(
		data,
		(grouped, val) => {
			const key = [iter(val)];

			return _push(grouped, iter(val), val);
		},
		{}
	);
});
  • _push 함수를 만들어 더 간결하게 만들 수 있다.
console.log(_group_by(users, (user) => user.age - (user.age % 10)));
console.log(_group_by(users, (user) => user.name[0])); // 첫 글자로 그루핑
  • 이렇게 10대 20대… 로 groupping 할 수 있다.

reduce를 이용해 count_by 만들기

const _count_by = _curryr((data, iter) => {
	return _reduce(
		data,
		(count, val) => {
			const key = iter(val);
			count[key] = count[key] ? count[key] + 1 : 1;

			return count;
		},
		{}
	);
});
const _inc = (count, key) => {
	count[key] = count[key] ? count[key] + 1 : 1;

	return count;
};

const _count_by = _curryr((data, iter) => {
	return _reduce(
		data,
		(count, val) => {
			return _inc(count, iter(val));
		},
		{}
	);
});
  • _inc 함수를 통해 더 간결하게 만들 수 있다.

map, each 더 개선하기

function _each(list, iter) {
	const keys = _keys(list);

	for (let i = 0, len = keys.length; i < len; i++) {
		iter(list[keys[i]], keys[i]); // key[i]도 넘기기
	}

	return list;
}

function _map(list, mapper) {
	const new_list = [];

	_each(list, function (val, key) {
		// 여기도 key 함께 넘기기
		new_list.push(mapper(val, key));
	});

	return new_list;
}

_map(users[0], console.log);
// 1 "id"
// ID name
// 36 "age"

console.log(_map(users[0], (val, key) => [key, val]));
// [
//     [
//         "id",
//         1
//     ],
//     [
//         "name",
//         "ID"
//     ],
//     [
//         "age",
//         36
//     ]
// ]

map을 이용해서 pairs만들기

const _pairs = _map((val, key) => [key, val]);

console.log(_pairs(users[0])); // 위 결과와 같다.

실용적인 예제 보기

_go(
	users,
	_count_by((user) => user.age - (user.age % 10)),
	_map((count, key) => `${key}대는 ${count}명 입니다.`),
	console.log
); // ["20대는 2명 입니다.", "30대는 4명 입니다."]

_go(
	users,
	_count_by((user) => user.age - (user.age % 10)),
	_map((count, key) => `<li>${key}대는 ${count}명 입니다.</li>`),
	(list) => "<ul>" + list.join("") + "</ul>",
	(html) => document.write(html) // 또는 document.write.bind(document),
);

지연 평가

지연 평가를 시작 시키고 유지 시키는(이어 가는) 함수

  • map
  • filter, reject

지연 평가를 끝내는 함수

  • take
  • some, every, find
// partial.js
// 총 200번의 반복을 하는 함수
-.go(
  _.range(100),
  _.map(val => val * val),
  _.filter(val => val % 2),
  console.log
)

-.go(
  _.range(100),
  L.map(val => val * val),
  L.filter(val => val % 2), // 50개짜리 배열
  L.take(5), // 5개 꺼내기
  console.log
)
  • L로 바꾸면 lazy로 평가하라는 뜻
  • L로 바꾸면 map이 끝난 후에 filter를 하는 것이 아니라, 하나를 진행한 후에 바로 filter에 간다. filter를 통과하면 바로 take에 넘겨서 하나를 축적하게 된다. 이렇게 반복하면서 5개가 모일 만큼만 실행하고 그 뒤에는 실행하지 않도록 내부적으로 최적화를 알아서 해준다.
  • 이것이 가능한 이유는 순수 함수이기 때문이다.
  • 순수 함수는 평가 시점을 바꿔도 항상 동일한 결과를 만들 수 있다.
        val val2 val3 val4 val5
map     ↓
filter  ↓
map     ↓
reject  ↓
take(2)
  • 방향이 아래를 향하게 된다. 아래를 향하여 다음 메소드를 통과하지 않으면 다시 올라오는 방식

엄격한 평가

        val val2 val3 val4 val5
map     ->
filter  ->
map     ->
reject  ->
take(2) ->
  • 방향이 오른쪽으로 향하게 된다. 오른쪽 방향이 끝나면 밑으로 내려가는 방식