함수형 프로그래밍 (Functional Programming)

함수형 프로그래밍(Functional Programming)은 계산을 상태 변경이 아니라 수학적 함수의 평가로 바라보는 프로그래밍 패러다임이다. 함수형 프로그래밍은 부수 효과를 최소화한 순수 함수와 불변 데이터를 기본 단위로 삼아, 프로그램을 작은 함수들의 조합으로 구성한다. 하스켈(Haskell) 같은 순수 함수형 언어만의 이야기가 아니라, 자바스크립트(JavaScript), 자바(Java), 코틀린(Kotlin), 파이썬(Python) 등 주류 언어 대부분이 함수형 기법을 흡수해 실무에서 일상적으로 쓰이고 있다.

핵심 개념: 순수 함수와 부수 효과

순수 함수(Pure Function)는 두 가지 조건을 만족하는 함수다. 첫째, 같은 입력에 대해 항상 같은 출력을 반환한다. 둘째, 반환값을 만드는 일 외에 바깥세상에 아무 영향을 주지 않는다. 전역 변수 수정, 파일 쓰기, 네트워크 호출, 콘솔 출력처럼 함수 밖에서 관찰 가능한 변화를 부수 효과(Side Effect)라고 부르며, 순수 함수에는 이것이 없다.

// 순수하지 않은 함수: 외부 상태에 의존하고 이를 변경한다
let total = 0;
function addToTotal(x) {
  total += x;
  return total;
}

// 순수 함수: 입력만으로 출력이 결정된다
function add(a, b) {
  return a + b;
}

순수 함수는 참조 투명성(Referential Transparency)을 가진다. 함수 호출을 그 결과값으로 바꿔 놓아도 프로그램의 의미가 변하지 않는다는 뜻이다. 이 성질 덕분에 테스트가 쉬워지고, 결과를 캐싱하는 메모이제이션(Memoization)이 안전해지며, 실행 순서를 바꾸거나 병렬화해도 결과가 같다는 보장이 생긴다. 물론 실용적인 프로그램은 입출력 없이 존재할 수 없으므로, 함수형 프로그래밍의 실제 전략은 부수 효과를 없애는 것이 아니라 프로그램의 가장자리로 몰아넣고 핵심 로직을 순수하게 유지하는 것이다.

불변성과 일급 함수

불변성(Immutability)은 한 번 만든 데이터를 변경하지 않는 원칙이다. 값을 바꿔야 하면 원본을 수정하는 대신 바뀐 부분을 반영한 새 값을 만든다. 데이터가 변하지 않으면 어떤 함수가 언제 값을 바꿨는지 추적할 필요가 없어지고, 여러 스레드가 같은 데이터를 읽어도 경쟁 조건(Race Condition)이 발생하지 않는다. 복사 비용이 걱정될 수 있지만, 함수형 언어의 영속 자료구조(Persistent Data Structure)는 변경되지 않은 부분을 공유하는 방식으로 이 비용을 크게 줄인다.

일급 함수(First-Class Function)는 함수를 값처럼 다룰 수 있다는 성질이다. 함수를 변수에 담고, 인자로 넘기고, 반환값으로 돌려줄 수 있다. 함수를 인자로 받거나 반환하는 함수를 고차 함수(Higher-Order Function)라고 하며, map, filter, reduce가 대표적이다.

const orders = [
  { status: "PAID", amount: 12000 },
  { status: "CANCELLED", amount: 5000 },
  { status: "PAID", amount: 30000 },
];

// 반복문과 임시 변수 대신 변환의 조합으로 표현한다
const paidTotal = orders
  .filter(order => order.status === "PAID")
  .map(order => order.amount)
  .reduce((sum, amount) => sum + amount, 0);
// 42000

이 스타일은 어떻게 순회할지가 아니라 무엇을 얻고 싶은지를 서술하므로 선언형(Declarative)이라고 부른다. 그 밖에 여러 인자를 받는 함수를 인자 하나씩 받는 함수들의 연쇄로 바꾸는 커링(Currying), 작은 함수들을 이어 붙여 새 함수를 만드는 함수 합성(Function Composition), 필요한 시점까지 계산을 미루는 지연 평가(Lazy Evaluation)도 함수형의 주요 도구다.