순수 함수란?

코틀린은 함수형 프로그래밍을 지원하는 언어라고 흔히 말한다. 함수형 프로그래밍은 프로그램을 함수로 구성하는 프로그래밍 패러다임이다. 함수형 프로그래밍을 따를 경우 함수는 일급 시민으로 취급되어 함수가 변수로 사용되거나, 다른 함수에서 함수를 반환할 수 있다.

이 함수형 프로그래밍의 특징 중 하나가 순수 함수를 사용한다는 것이다. 그럼 순수 함수의 뜻은 무엇인가?

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Pure_function

Pure function - Wikipedia

순수 함수는 다음 속성을 갖는 함수다

1. 함수의 리턴값은 동일한 인수에 대해 동일하다
2. 함수에 부작용(side effects)이 없다

 

위키백과의 말대로면 함수 매개변수로 뭘 넣든 출력값은 기대한 값을 반환해야 하고, 부작용이 없어야 한다.

그런데 side effect란 말은 개발 포스팅들을 보다 보면 한 번 본 기억이 있다. 저게 무슨 뜻인가?

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Side_effect_(computer_science) 

Side effect (computer science) - Wikipedia

컴퓨터 과학에서 작업(operation), 함수 또는 표현식(expression)은 로컬 환경 외부에서 일부 상태 변수값(들)을 수정하는 경우 부작용이 있다고 한다. 부작용의 예로는 non-local 변수 수정, static local 변수 수정, 참조로 전달된 변경 가능한 인수 수정, I/O 수행, 부작용이 있는 다른 함수 호출 등이 있다. 부작용이 있으면 프로그램의 동작은 기록에 따라 달라질 수 있다. 부작용이 있는 함수를 이해하고 디버깅하려면 컨텍스트 및 가능한 이력에 대한 지식이 필요하다
부작용은 프로그래밍 언어의 설계, 분석에서 중요한 역할을 한다. 부작용이 사용되는 정도는 프로그래밍 패러다임에 따라 다르다. 예를 들어 명령형 프로그래밍은 일반적으로 부작용을 생성하고 시스템 상태를 업데이트하는 데 사용된다. 선언형 프로그래밍은 일반적으로 부작용 없이 시스템 상태를 보고하는 데 사용된다. 함수형 프로그래밍은 부작용을 최소화하거나 제거하는 걸 목표로 한다. 부작용이 없기 때문에 프로그램의 검증을 더 쉽게 할 수 있다...(중략)

 

로컬 환경이 뭘 뜻하고 로컬 환경의 변수는 뭔지 몰라서 이 내용이 정확히 뭔지 모르겠다. 다른 사람들의 설명을 확인해 봤다.

 

https://medium.com/@bharathkumarbachina/kotlin-pure-function-58d98e87efee

Kotlin: Pure function

함수가 순수하다고 하려면 아래의 특성들을 가져야 한다

- 숨겨진 정보나 외부 상태가 아닌 결과를 생성하는 입력에만 의존해야 한다
- 참조 또는 전역 변수 / 객체에 의해 전달된 매개변수를 수정하는 것과 같은 관찰 가능한 부작용을 일으키지 않아야 한다

< 순수 함수의 예 >

fun getSum(a:Int,b:Int):Int{
    return a+b
}

위 코드에서 a, b를 매개변수로 전달하고 외부 변수에 접근하지 않고 주어진 입력을 기반으로 계산을 수행한다

fun isValidAmount(amount: Double, max: Double): Boolean = amount < max

이 함수는 amount, max를 취하고 boolean을 반환한다

< 순수하지 않은 함수의 예 >

fun isValidAmount(amount:Double):Boolean{
    val max = getMax()
    return amount < max
}

이 함수는 최대값을 얻기 위해 일부 외부 상태에 의존한다. 이는 1번 규칙을 위반한다. 따라서 순수 함수가 아니다

val isValid = ObservableBoolean(false)
private fun checkValidity() {
    val isAllValid = fields.map { it.isValid.get() }.reduce { acc, b -> acc && b }
    isValid.set(isAllValid)
}

이 필드는 외부이며 함수 외부에 있는 Observable 필드를 수정한다. 따라서 이것은 순수 함수로 간주되지 않는다

 

https://gold.gitbook.io/kotlin/pure-function

Pure Function - kotlin

순수함수라는 건 어떤 함수에 A라는 입력을 줬을 때 횟수에 관계없이 언제나, 몇 번을 실행해도 같은 입력엔 같은 출력값이 나오는 함수를 말한다. 비순수함수는 순수함수보다 안전하지 못하다

// 순수함수의 예
fun pureFunction(str: String): String = str + "Test"

function("Kotlin")   // "KotlinTest"
function("Kotlin")   // "KotlinTest"
function("Kotlin")   // "KotlinTest"
function("Kotlin")   // "KotlinTest"

// 비 순수함수의 예
val sb = Stringbuilder()

fun nonPureFuction(str: String): String = str + sb.append("Test").toString()

println(nonPureFuction("Kotlin"))  //KotlinTest
println(nonPureFuction("Kotlin"))  //KotlinTestTest
println(nonPureFuction("Kotlin"))  //KotlinTestTestTest
println(nonPureFuction("Kotlin"))  //KotlinTestTestTestTest

 

https://jongminfire.dev/%ED%95%A8%EC%88%98%ED%98%95-%ED%94%84%EB%A1%9C%EA%B7%B8%EB%9E%98%EB%B0%8D%EC%9D%B4%EB%9E%80

함수형 프로그래밍이란?

순수 함수

- 동일한 입력에는 항상 같은 값을 반환해야 하는 함수
- 함수 실행이 프로그램 실행에 영향을 주지 않아야 하는 함수
- 함수 내부에서 인자의 값을 변경하거나 프로그램 상태를 변경하는 side effect가 없는 것

 

다른 블로그들도 같거나 비슷한 말을 써 놔서 정리하면, 함수가 순수 함수라고 불리려면 만족해야 하는 조건이 최소 2가지 있다. 이걸 만족하는 함수는 순수 함수라고 이해했다.

 

• 같은 입력을 주면 언제 어디서 몇 번 호출하더라도 같은 결과값을 리턴하는 함수
• 함수 안에서 함수의 매개변수로 받은 값(외부 상태)이 변경되지 않는 함수