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1_What is functional programming.md

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Torres edited this page Apr 29, 2019 · 2 revisions

1. 함수형 프로그래밍이란 무엇인가?

부수효과를 제거한 함수형 프로그래밍 작성 및 그 이점

  • 참조 투명성(referential transparency)
  • 치환 모형(substitution model)

부수효과가 없는 순수함수 들로만 이루어진 프로그램

  • 부수효과: 그냥 결과를 돌려주는 일 외의 다른 임의의 일을 수행하는 함수
  • 프로그램 작성방식에 대한 제약일 뿐 표현 가능한 프로그램의 종류에 대한 제약이 아님

1.1 FP의 이점: 간단한 예제 하나

1.1.1 부수 효과가 있는 프로그램

class Cafe {
  def buyCoffee(cc: CreditCard): Coffee = {
    val cup = new Coffee()
    cc.charge(cup.price)
    cup
  }
}

  • cc.charge(cup.price): 부수효과

    • 신용카드 청구시 외부 세계와의 일정한 상호작용 필요
    • buyCoffee함수는 하나의 Coffee객체를 돌려 줄 뿐 그 외의 동작은 모두 부수적으로 발생

  • 부수효과로 인한 검사의 어려움 개선

    • 실제 신용카드 회사와의 카드 청구 테스트 불가
    • Payment객체를 buyCoffee에 제공하여 모듈성&검사성 향상
class Cafe {
  def buyCoffee(cc: CreditCard, p: Payments): Coffee = {
    val cup = new Coffee()
    p.charge(cc, cup.price)
    cup
  }
}

부수효과

  • p.charce 호출시 가능성이 여전히 상존:

검사성

  • Pros: 적어도 검사성은 조금 향상
    • Payments를 인터페이스화 하여, 모의(mock) 구현 작성하여 검사를 보다 수월하게 진행 가능
  • Cons: 하지만...
    • 반드시 Payments라는 interface를 생성해야 함
    • 구체(concrete)클래스를 잘 구현한다고 해도 모의 구현은 사용상 어색함이 따름
      • buyCoffee이후 조사해야 할 어떤 내부 상태 변경시 charge호출에 의해 그 상태가 적절히 변경(변이[mutation]) 되었는지 확인 필요
      • 모의 프레임워크(mock framework)등의 툴이 있지만 간단한 테스트시 배보다 배꼽이 더 커질 수 있다

재사용성

  • 커피를 여러 잔 주문시 대금 청구를 해당 수에 비례하여 호출: 모아서 한번에 청구하는 프로세스 불가능

1.1.2 함수적 해법: 부수 효과의 제거

class Cafe {
  def buyCoffee(cc: CreditCard): (Coffee, Charge) = {
    val cup = new Coffee()
    (cup, Charge(cc, cup.price))
  }
}
case class Charge(cc: CreditCard, amount: Double) {
  def combine(other): Charge = 
    if(cc == other.cc)
      Charge(cc, amount + other.amount)
    else
      throw new Exception("Can't combine charge to different cards")
}

  • buyCoffee가 Coffee뿐 아니라 청구건을 하나의 값으로 반환하도록 프로그램 수정

  • 청구건의 생성 문제가 청구건의 처리 또는 연동 문제와 분리됨

  • Charge의 구현: Charge.scala

    • CreditCard와 amount를 담는다
    • combine: 동일한 CreditCard를 취합하는 메서드

  • buyCoffees: buyCoffee를 직접 재사용하여 여러잔의 커피 구매에 대응

    • buyCoffee, buyCoffees 모두 Payments인터페이스에 대한 복잡한 모의구현 없이 테스트 가능
    • Cafe는 Charge가 어떻게 처리되는 지 알 필요 없음

  • Charge를 일급 값으로 만들면 청구건들을 다루는 business-logic을 좀 더 쉽게 조립 가능

    • 복수의 주문(한 번의 주문에 여러개의 커피가 아닌)에 대응하는 예제
def coalesce(charges: List[Charge]): List[Charge] =
  charges.groupBy(_.cc).values.map(_.reduce(_ combine _)).toList
  • 함수형 프로그래밍이란...
    • 많은 사람들이 좋다고 여기는 생각을 논리적인 극한까지 밀어붙이고, 적용하는 규율의 하나
    • 간단한 루프에서부터 고수준 프로그램 기반구조에 이르기까지 모든 수준에서 프로그램의 조직화 방식을 급진적으로 변화시킴

1.2 (순수) 함수란 구체적으로 무엇인가?

수학적인 정의

  • 입력 형식이 A이고, 출력 형식이 B인 함수 f(f(A) = B)는, 형식이 A인 모든 값 a를 각각 형식이 B인 모든 값 b에 연관시키되, b가 오직 a에 의해서만 결정된다는 조건을 만족하는 계산

스칼라에서는...

  • A => B라고 표기
  • 주어진 입력(A)으로 뭔가를 계산하여 어떤 결과(B)를 반환하는 외에 다른 일을 하지 않는 것

참조 투명성

  • 함수가 아닌 표현식의 한 속성
    • 표현식: 프로그램 구성 코드 중 하나의 결과로 평가될 수 있는 임의의 코드 조각
    • ex> 2 + 3이라는 표현식에 대한 평가 결과인 5로 대체해도 의미가 같다
  • 임의의 프로그램에서 만일 어떤 표현식을 그 평과 결과로 바꾸어도 의미가 변하지 않는다면, 이 표현식은 참조에 투명한 것
  • 어떤 함수를 참조에 투명한 인수들로 호출하면 그 함수도 참조에 투명

참조 투명성과 순수성 모든 프로그램(p)에 대해 표현식(e)의 모든 출현(occurrence)을 e의 평가 결과로 치환해도 p의 의미에 아무 영향이 미치지 않는다면, 이 표현식 e는 참조에 투명하다(referentially transparent) 만일 표현식 f(x)가 참조에 투명한 모든 x에 대해 참조에 투명하면, 함수 f는 순수하다(pure)

1.3 참조 투명성, 순수성, 그리고 치환 모형

buyCoffee에 비추어 보는 참조 투명성

def buyCoffee(cc: CreditCard): Coffee = {
  val cup = new Coffee()
  cc.charge(cup.price)
  cup
}
  • cc.charge(cup.price) 의 반환 형식이 무엇이든, buyCoffee는 그 반환값을 폐기
  • buyCoffee(aliceCreditCard)의 평가 결과는 그냥 cup(= new Coffee()).
  • 하지만 buyCoffee는 cc.charge를 통해 신용카드 회사에 대금을 청구하는 부수 효과로 인해 참조 투명성을 보장하지 않는다.
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