[패러다임] 함수형 프로그래밍

안녕하십니까, 민트입니다. 😈

WWDC Swift Macro를 보다 보니 함수형 프로그래밍의 특징을 많이 살린 것 같아서 한 번 정리해 보았습니다.

소프트웨어를 구축하는 패러다임에는 함수형 프로그래밍, 객체 지향 프로그래밍 등이 있습니다. 이때 함수형 프로그래밈은 프로그램의 상태 변경과 가변 데이터 사용을 최소화하고, 순수 함수와 불변 데이터를 강조하는 프로그래밍하는 접근 방식입니다. 한 마디로 사이드 이펙트가 없는 기능을 만드는 것에 집중하는 프로그래밍 방식으로 코드의 가독성과 유지보수성을 높이고, 부작용(Side Effect)을 줄이는 것을 목표로 합니다. 여러가지 특징들에 대해서 좀 더 자세히 알아봅시다.

Random 함수는 절대 순수할 수 없다.

순수 함수란 무엇일까요? 동일한 Input에는 언제나 동일한 Output을 하는, 사이드 이펙트가 발생하지 않는 함수입니다. 때문에 예측이 가능하고, 테스트하기 쉬운 코드 작성할 수 있습니다. 그러나 Random 함수의 경우는 하나의 원소에 여러 값이 대응할 수 있기에 수학적으로 함수가 아니라고 할 수 있고, 프로그래밍적으로는 불순 함수라고 볼 수 있습니다. 

모든 함수는 값을 반환해야 한다. 

우리가 함수를 구현할 때, 반환 값이 없는 Void에 대해 다들 알고 있을 것입니다. 그러나 함수형 프로그래밍에서 함수의 대전제는 X -> Y 이다. input 이 있는데 ouput 이 없으면 함수로 인정하지 않습니다. 그 이유가 무엇일까요? 앞서 말했듯 함수형 프로그래밍은 순수 함수와 불변 데이터를 중심으로 합니다. 즉, 불변성이 중요합니다. 반환 값이 없으면 불변성에 대해서 아예 값을 확인할 수 없기 때문에, 이 값이 mutable 한지 immutable 한지 확인할 수 없어 상태의 변경에 대한 확인이 불가합니다. 또한 함수가 실행은 되었지만 반환값이 없다면, 내부에서는 무언가를 실행하였다는 의미이기에 어딘가는 값이 바뀌었을 것이고 이는 결국 Side Effect를 발생시킵니다. 때문에 값을 반환하지 않는 함수는, 함수형 프로그래밍을 온전하게 지키지 못했다는 것과 같습니다. 대신 SideEffect가 없는 함수형 프로그래밍을 사용한다면 모듈화와 재사용성을 하기가 더 편할 것이고, 이는 코드의 가독성과 유지 보수성을 향상시킵니다. 

불변 값을 적극적으로 활용해야 한다. 

불변 데이터, Immutable Data란 한 번 생성되면 변경할 수 없는 데이터입니다. 값이 변경되는 것을 허용하면 멀티 스레드 프로그래밍이 어려워집니다. 여러 스레드에서 경쟁적으로 값을 변경하려 하면 컨텍스트 스위칭도 많이 일어나고, 스레드 충돌 방어 기법도 고려해야 합니다. 그러나 불변 값 사용시 코드의 병렬 처리와 동시성을 다루기 쉽고 예측 가능한 동작 제공할 수 있습니다. 이는 프로그램의 정확성을 높여 버그의 발생 가능성을 낮춰 줍니다. 

Swift에서의 함수형 프로그래밍

스위프트는 고차함수, 클로저 등 함수형 프로그래밍을 지원하는 다양한 기능을 제공합니다. iOS, macOS 등의 애플리케이션을 함수형 프로그래밍으로만 작성하는 것은 쉽지 않습니다. 때문에 객체 지향이나 프로토콜 지향 프로그래밍과 함께 공존하는 형태로 프로젝트에 구현해 볼 수 있습니다.