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functinal-programing.md

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  • 함수형 프로그래밍은 애플리케이션, 함수의 구성요소, 더 나아가서 언어 자체를 함수처럼 여기도록 만들고, 이러한 함수 개념을 가장 우선순위에 놓는다.
    • 함수형 사고방식은 문제의 해결 방법을 동사(함수)들로 구성(조합)하는 것
    • 마이클 포거스 [클로저 프로그래밍의 즐거움]
  • 성공적인 프로그래밍을 위해 부수 효과를 미워하고 조합성을 강조하는 프로그래밍 패러다임
    • 순수함수를 만든다.
    • 모듈화 수준을 높인다.
  • Avoids changing State and Mutable data
    • 상태와 Data 변경하는 것을 피하면서 프로그래밍
  • Functional Programming is programming without assignment satements

？ 함수형 프로그래밍에 대한 오해

  • OOP 와 반대되는 개념은 아니다. 오히려 OOP를 잘 알아야 함수형 프로그래밍도 잘 할 수 있다.

함수형 프로그래밍과 객체지향 프로그래밍의 차이점

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

// 함수 기준
moveLeft(dog);
moveRight(cat);
moveLeft({x:5, y:2});
  • 객체지향 프로그래밍
    • 데이터를 먼저 만들고 함수 구성
  • 함수형 프로그래밍
    • 함수를 만들고 그에 맞는 데이터 셋을 구성

함수형 프로그래밍의 특징

  1. 불변 객체를 사용한다.
  2. 참조 투명성을 가진다.
  3. 실제로 필요해지는 경우에 연산을 시작한다.
  4. 코드를 간결하게 해준다.
  5. 에러가 없기 때문에 병렬처리하기 좋다.

Immutable DataStructure 불변 객체

  • 반대 : Mutable
  • java 에서 final 과 같음.
val immutableList : List<Int> = listOf(1,2,3)
immutableList.add(10) // error

immutableList.plus(10) // not error
println(immutableList) // [1,2,3]
println(immutableList.plus(10) // [1,2,3,10]

var newList : immutableList.plus(10)
println(innutableList) // [1,2,3]
println(newList)       // [1,2,3,10]
  • 자료구조 수정을 할때 원본은 변화지 않고 수정을 통해 새로운 객체를 반환한다.
  • 값이 변하지 않기 때문에 내가 몇 번을 참조해도 값이 변하지 않는다.

Pure Function 순수함수

  • 참조 투명성
fun main(args: Array<String>) {
	println(pureFunction("FP")  // Hello FP
	println(pureFunction("FP")  // Hello FP
	println(pureFunction("FP")  // Hello FP
}

fun pureFunction (iniput: String): String {
	return "Hello " + input
}
  • 언제 몇 번을 호출하든 input이 같다면 output이 같다.
  • 0개 이상의 인수를 가지고, 한 개이 상의 결과를 반환하며 부수효과가 없다.
    • no side effect
      • 자료구조를 고치거나 필드값에 할당
      • 자료구조를 제자리에서 수정함
      • 예외 발생, 오류로 실행 중단
      • 파일에 쓰기 등의 I/O 동작 수행

비순수 함수의 경우

fun main(args: Array<String>) {
	println(nonPureFunction("FP")  // Hello FP
	println(nonPureFunction("FP")
	println(nonPureFunction("FP")
}

val strBuilder: StringBuilder = StringBuilder("Hello ")

fun nonPureFunction(input: String): String {
	return strBuilder.append(input).toString()
}
  • 출력값이 여러번 호출하면 달라진다.
  • 동시성을 생각했을 때 (멀티스레드) 굉장히 프로그래밍이 복잡해진다. → 에러를 정확히 확인 못할 수도 있다.
  • 테스트 코드를 작성하기 힘들다.
var x =1

fun nonPureFunction2(input: Int): Int{
	return input+x
}
  • 외부 변수를 참조한다면 순수 함수가 아니다.
    • side effect가 있으므로
  • 변수가 언제 바뀔지 모르기 때문에 순수함수가 아니다.

Lazy evaluation 게으른 평가

val lazyValue2: () -> Unit = {
	println("FP")
}

lazyValue2   //
lazyValue2   //
lazyValue2   //
lazyValue2() // FP
  • → allow
    • 왼편 == input
    • 오른편 == output

함수형 자료구조 Functional Data Structure

  • 불변 자료구조
  • 순수함수 자료구조
  • 자료 공유
fun main(args: Array<String>) {
	val value = 3
	val result = plusThree(value)

	println(result) // 6
	println(value) // 3
}

fun plusThree(x: Int): Int{
	return x+3
}
fun main(args: Array<String>) {
	val list = listOf(1,2)
	val listResult = plusThree(list)

	println(list) // 1,2
	println(listResult) // 1,2,3
}

fun plusThree(list: List<Int>): List<Int>{
	return list.plus(3)
}
  • 이렇게 매번 변수가 바뀌면 비효율적이지는 않을까?
    • 자료 공유 Data Share

Untitled

Untitled

Untitled

  • 원본 리스트를 반환을 하지만, 추가로 생성되는 것보다는 재활용하고 있다.
  • 이를 자료공유라고 한다.

참조 : 재귀 Recursion

재귀를 사용할 때

  • 어떻게 보다 무엇에 집중
  • 종료조건부터 생각하자
  • 재귀를 반복할 수록 종료 조건으로 수렴하도록 기획
fun factorial (num: Int): Int {
	return num*factorial(num-1)
}

재귀의 문제점 → 꼬리재귀

  • 생각보다 효율적인 코드는 아니다.
  • Performance - SOF (스택오버플로우 생길 수 있다)
// TailRecursion
// 스택이 쌓이지 않고 라인대로 동작한다.

tailrec fun factorial3(num: Int, acc: Int=1): Int =
when (num) {
	1 -> acc
	else -> factorial3(num - 1, acc*num)
}
  • TailRecursion 꼬리재귀 를 통해 함수형 프로그래밍으로 실행 가능하다.
  • 이렇게 하면 가독성 + 성능 + 스택오버플로우 발생하지 않는다.
  • 상황에 따라 선택하면 된다.

함수형 프로그래밍이 다시 재발굴된 이유

  • 좋아지는 하드웨어 성능
  • 좋아지는 컴파일러
  • 함수형 프로그래밍 기술의 발전
  • 좋아지는 분산, 리액티브 환경
  • 동시성 + 병렬성 관련 기술
  • 성공적인 적용 사례와 영향

Java 와 함수형 프로그래밍

Java 8부터 Java에서도 함수형 프로그래밍이 가능해졌다.

  • stream api
  • lamda
  • 함수형 인터페이스