JoeyLog

함수형 프로그래밍(functional programming) 을 공부하다보면, 가장 많이 나오는 말이 “일급 객체”, 혹은 “일급 시민” 일 겁니다. 일급 객체가 무엇인지 파이썬의 함수를 예시로 들어 알아보는 포스팅입니다.

일급 객체, 일급 함수라는 개념은 영국의 크리스토퍼 스트레이치라는 컴퓨터 과학자가 1960 년에 처음 소개한 개념이다. 일급 객체가 되려면 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.

• 변수나 데이터 구조 안에 담을 수 있다.
• 매개변수로 전달이 가능하다.
• 리턴값으로 사용될 수 있다.

파이썬의 함수는 일급 객체이다

해당 조건을 보면, 파이썬의 함수는 일급 객체이다 라는 결론을 쉽게 도출할 수 있다. 왜냐하면 파이썬의 함수는 파라메터로 넘길 수 있고, 리턴값으로 사용될 수 있기 때문이다.

변수나 데이터 구조 안에 담을 수 있다

파이썬의 함수는 변수에 할당할 수 있다. 다음 greeting.py 코드를 보면서 눈으로 확인해보자!

def hello():
    print('Hello friend!')


def bye():
    print('See you later!')


greeting = hello
greeting()
print(greeting)
print()

greeting = bye
greeting()
print(greeting)
print()

print(type(greeting))

greeting 은 function 타입의 변수이고, 처음에는 hello 였다가 나중에는 bye 로 바뀐 것을 볼 수 있을 것이다. 실행 결과와 greeting 의 타입을 확인해 보면 다음과 같다.

$ python greeting.py
Hello friend!
<function hello at 0x101863c80>

See you later!
<function bye at 0x101863d08>

<class 'function'>

매개변수로 전달이 가능하다

또한, 파이썬의 함수는 매개변수로 전달이 가능하다. 다음의 addition.py 코드를 보면서 눈으로 알아보자.

def add_two(a, b):
    return a + b


def calculate(func, arg1, arg2):
    print('calculation:', func.__name__)
    print('result:', func(arg1, arg2))

calculate(add_two, 4, 10)

calculate 함수에 add_two 함수를 넘긴 것을 볼 수 있다!
위의 코드를 실행하면 당연하게도, 다음과 같은 결과가 나온다.

$ python addition.py
calculation: add_two
result: 14

이런 표현법의 장점은, 기능을 수정하고 싶을 때에도 기존 코드를 전혀 수정하지 않고 기능 수정이 가능하는 점이다. 예를 들어, calculate 으로 두 수를 곱하는 연산을 행하고 싶다고 하면, calculate 함수를 전혀 수정하지 않은 채로, 두 수를 곱하는 함수 multiply_two 를 새로 정의한 후 calculate 함수에 인자로 넘겨주면 그만이다.

리턴값으로 사용될 수 있다.

마지막으로, 파이썬의 함수는 리턴값으로 사용될 수 있다. 이것도 역시 눈으로 보면 이해가 쉽다.

def document_it(func):
    def new_function(*args, **kwargs):
        print('Running function:', func.__name__)
        print('Positional arguments:', args)
        print('Keyword arguments:', kwargs)
        result = func(*args, **kwargs)
        print('Result:', result)
        return result
    return new_function


def add_ints(a, b):
    return a + b

# add_ints(3, 5) = 8
decorated_add_ints = document_it(add_ints)
print(decorated_add_ints(3, 5))

(어쩌다 보니 예제에서 일급객체의 세 가지 요소가 다 드러났다)
add_ints 함수에 간단한 설명을 붙이려고 document_it 함수를 정의하였다. document_it 함수는 내부함수인 new_function 을 리턴하는 구조이다.
맨 밑의 두 줄도 유심히 살펴보자. document_it 함수에 add_ints 함수를 인자로 넘긴 후에, decorated_add_ints 에 저장하였다! 실행 결과를 살펴보면 다음과 같다.

$ python decorator.py
Running function: add_ints
Positional arguments: (3, 5)
Keyword arguments: {}
Result: 8
8

(이 예제는 파이썬의 또 다른 문법인 데코레이터(decorator) 입니다. 데코레이터에 대해서는 추후 포스팅으로 찾아뵙겠습니다.)

추가 - 함수가 일급 객체인 언어와 그렇지 않은 언어

이제 “일급 객체” 란 무엇이고, 파이썬의 함수가 왜 일급 객체인지 알 수 있게 되었다. 그렇다면 다른 언어는 어떨까?

• 함수가 일급 객체인 언어 : Javascript, Scala, Go
• 함수가 일급 객체가 아님 : C, Java

(위의 언어가 전부가 아닙니다! 실제로 함수형 프로그래밍 언어는 많이 존재합니다)