함수형 프로그래밍 - 개요

함수형~ 함수형~ 여러 곳에서 이야기는 종종 들었지만 제대로 찾아본 적이 없다보니 기본적인 개념부터 많이 부족해서 간단히 스터디를 시작했다.

특정 언어를 선정해서 언어적 특성에 종속되기 보단 우선 함수형 프로그래밍의 패러다임에 대해서 먼저 학습 해보자.

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개요

함수형 프로그래밍은 크게 두 그룹으로 분류된다.

구분	지원범위	언어
순수 함수형 언어	오직 함수형 패러다임만 지원	Haskell
불순 함수형 언어	함수형 패러다임과 명령형 프로그래밍을 지원	LISP

그럼 여기서 명령형은 뭐고 함수형 패러다임은 뭘 말하는 걸까?

프로그래밍 패러다임은 크게 보면 2가지로 분류할 수 있다.

1. 명령형 프로그래밍 : 프로그래밍의 상태와 상태를 변경시키는 구문의 관점에서 연산을 설명하여 기능을 구현하기 위한 알고리즘을 명시하지만 결국 무엇을 해야하는지는 명시하지 않는다.
   • 절차지향 프로그래밍 : 수행되어야 할 연속적인 계산 과정을 포함 (C, C++)
   • 객체지향 프로그래밍 : 객체들의 집합으로 프로그램의 상호작용을 표현 (C++, Java, C#)
2. 선언형 프로그래밍 : How(어떻게) 보단 What(무엇을) 해야하는지 설명하는 방식으로 알고리즘에 대해서 명시하진 않고 목표를 명시한다.
   • 함수형 프로그래밍 : 순수 함수를 조합하고 소프트웨어를 만드는 방식 (Clojure, Haskell, LISP)

명령형 프로그래밍은 어떻게 할 것이가(How)를 표현하고, 선언형 프로그래밍은 무엇을 할것인가(What)를 표현한다.

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특성

함수형 프로그래밍은 아래와 같은 특징을 같는다.

• 계산을 수행하기 위해 조건식과 재귀를 사용하는 수학 함수의 개념에 따라 설계되었다.

• 고차함수high order function와 지연연산lazy evaluation 기능을 지원한다.

  1. 고차 함수

     • 람다 계산법에서 만들어진 용어로 아래 조건을 만족하는 함수
       • 함수에 함수를 파라미터로 전달할 수 있다.
       • 함수의 반환값으로 함수를 사용할 수 있다.
     • 고차 함수는 1급 함수의 부분집합이다.

  2. 지연 연산

     • 불필요한 연산을 피하기 위해서 결과값이 필요한 시점까지 연산을 늦추는 것을 말한다.
       • 값을 미리 계산해서 저장하지 않기 때문에 메모리의 효율적인 사용이 가능

• 루프문과 같은 흐름제어와 If-Else, Switch문과 같은 조건문을 지원하지 않고 함수와 함수호출을 직접 사용한다.

• OOP와 마찬가지로 추상화, 캡슐화, 상속, 다형성과 같은 개념을 지원한다.

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장점

• Bugs-Free Code : State를 지원하지 않으므로 부작용이 없어서no side-effect 오류없는 코드작성이 가능하다.(없다기 보단 그냥 적은게 맞을 것 같다.)
• 효율적인 병렬 프로그래밍 : 상태 변경이 없기 때문에 병렬로 작동하도록 기능에 대해서 프로그래밍할 수 있으며 이는 재사용 및 테스트를 더 쉽게 지원한다.
• 효율성 : 독립적인 유닛으로 구성되서 동시에 실행할 수 있다.
• 중첩 함수 지원 : 중첩함수를 지원한다.
• 지연 연산 : Lazy List, Lazy Map 등과 같은 지연 함수 구조를 지원한다.

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단점

• 큰 메모리 공간이 필요하며 상태가 없기 때문에 작업을 수행할 때마다 새 객체를 만들어야한다.

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함수형 vs 객체지향

함수형	OOP
불변 데이터 사용	가변 데이터 사용
선언적 프로그래밍 모델	명령형 프로그래밍 모델
무엇을 하는가에 초점	어떻게 하는가 에 초점
병렬 프로그래밍 지원	병렬 프로그래밍에 적합하지 않음
부작용이 없다	부작용이 발생할 수 있다.
함수 호출 및 재귀를 사용하여 흐름 제어	루프와 조건문을 사용하서 흐름 제어
재귀를 사용한 반복	루프를 사용한 반복
실행순서가 중요하지 않다.	실행 순서가 매우 중요하다.
데이터 추상화, 동작 추상화 지원	데이터 추상화만 지원

이상으로 함수형 프로그래밍에 대한 대략적인 개요에 대해서만 우선 정리해 보았다.

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Reference

tutorialspoint - Lean Functional Programming

함수형 프로그래밍 요약

함수형 프로그래밍 언어에 대한 고찰