파트1. 함수형 프로그래밍 소개
현재의 프로그래밍 패러다임은 "동시성"이라는 관점으로 옮겨지고 있다.
OOP에 가려서 주목을 받지 못하던 FP(함수형 프로그래밍)이 다시 주목을 받는 이유
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프로그램 외부 효과를 주지 않는 방법으로 동시성 문제를 해결할 수 있기 때문
FP에 대한 오해들
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프로그래밍 기법들 != FP
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Immutable Data
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Higher Order Function
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Currying
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Map
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Filter
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Reduce
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Side-Effect Free Programming == FP
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FP가 OOP를 대체할 수 있을까?
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OOP와 FP에 대해 잘 이해하고 현재 내가 당면한 문제를 해결하기 위해 적절한 방법을 선택하면 됩니다. 두가지는 필요에 따라 공존할 수 있다.
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FP는 FP전용 언어로만 가능하다?
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함수를 일급 객체로 취급하는 언어라면 더 편할 뿐 기존 언어들에서도 사용가능
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파트2. [실습] 함수를 다루는 기술들
2-1 Pure Function
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FP에서 이용하는 함수는 '특정 input에 대하여 항상 동일한 output을 반환하는 함수'를 의미하며 '순수 함수'라고 한다. (output을 만드는데 input만 사용한다는 의미이므로, 함수의 외부값을 사용하지 않아서 side-effect(외부 효과)가 없다는 뜻.)
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output은 input에 의해서만 결정
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함수의 실행과정에서 외부에 있는 값을 사용하지 않는다.
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외부의 값을 변경하지도 않음
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즉, side-effect가 없음
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immutable data(변경이 불가능한 데이터) 만을 사용하고 특정 input에 대해 항상 동일한 output을 내면 순수 함수이다.
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함수의 파라미터로 받은 값을 사용하더라도 함수 내부에서 랜덤 값을 사용해서 실행할 때마다 다른 결과를 얻게 된다면 순수 함수가 아니다.
2-2 Higher-Order Function : 고차 함수
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함수를 파라미터로 받거나 함수를 리턴하는 함수
2-3 Composition : 합성
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함수의 반환값이 다른 함수의 입력값으로 사용되는 것
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당연히 함수가 합성되기 위해서는 함수의 반환 값과 이것을 입력으로 받아들이는 값은 타입이 서로 같아야 합니다.
2-4 Currying
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여러 개의 파라미터를 받는 함수를 하나의 파라미터를 받는 여러 개의 함수로 쪼개는 것.
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커링을 왜 해야 하나요?
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함수의 합성을 원활하게 하기 위해서
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합성을 할 때는 output에서 input으로 연결될 때 타입의 갯수가 같아야 되기 때문
2-5 Async Result
func f(_ nums: [Int]) -> Int { sleep(1) let sum = nums.reduce(0, +) return sum } -
async하게 변경
func af(_ nums: [Int], _ result: @escaping (Int) -> Void) { DispatchQueue.main.async { sleep(1) let sum = nums.reduce(0, +) result(sum) }}
파트3. [리팩토링/라이브코딩] 총 3개의 프로그램을 non-FP에서 FP로
3-2 Low-High
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개요
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Low-High 는 사용자로부터 숫자를 입력받아 랜덤(1~100)으로 생성된 값과 비교하여,
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큰 값이 입력되면 High
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작은 값이 입력되면 Low
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같으면 Correct! 를 출력합니다.
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Correct 출력 시 시도했던 횟수를 함께 출력합니다.
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수행은 Correct가 될 때까지 무한반복됩니다.
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숫자가 입력되지 않으면 Wrong 을 출력합니다.
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함수형 프로그래밍에서는 Side-Effect(외부효과)가 없도록 프로그래밍하기 때문에 global 변수가 없는 것이 특징입니다.
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프로그램 전체적으로 유지되는 값도 파라미터를 통해 입력받고 함수 간에 전달되면서 사용됩니다.
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import Foundationenum Result: String { case wrong = "Wrong" case correct = "Correct!" case high = "High" case low = "Low"}func generateAnswer(_ min: Int, _ max: Int) -> Int { return Int(arc4random()) % (max - min) + min}func inputAndCheck(_ answer: Int) -> () -> Bool { return { printResult(evaluateInput(answer)) }}func evaluateInput(_ answer: Int) -> Result { guard let inputNumber = Int(readLine() ?? "") else { return .wrong } if inputNumber > answer { return .high } if inputNumber < answer { return .low } return .correct}func printResult(_ r: Result) -> Bool { if case .correct = r { return false } print(r.rawValue) return true}func corrected(_ count: Int) -> Void { print("Correct! : \(count)")}func countingLoop(_ needContinue: @escaping () -> Bool, _ finished: (Int) -> Void) { func counter(_ c: Int) -> Int { if !needContinue() { return c } return counter(c + 1) } finished(counter(0))}// 카운팅하면서 루프를 도는데 입력을 받고 체크를 합니다.// 그 체크 값은 1~100의 랜덤값과 비교를 합니다. 그리고 다 완료되면 corrected 함수 실행.countingLoop(inputAndCheck(generateAnswer(1, 100)), corrected)
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프로그램이 수행되는 과정대로 프로그래밍하는 것이 아니라 어떠한 동작을 해야하는지 어떠한 결과가 나와야 하는지를 정의하는 프로그래밍 방식을 “선언형 프로그래밍”이라고 합니다.
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함수형 프로그래밍은 선언형 프로그래밍 형태를 띄고 있습니다.
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맨 마지막 한 줄로 어떻게 프로그래밍 되어지는지를 선언형으로 설명하고 있습니다.
3-3 WeatherForecast
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동작 구분
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지역 검색
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=> [Location]
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Location
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=> woeid (지역ID)
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=> [Weather]
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Weather
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=> print
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비동기 처리
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// completed 함수를 통해서 네트워크 통신으로 얻은 data를 전달
// data를 얻지 못했다면 completed가 불러지지 않으면서 data가 전달되지 않는다.
func getData(_ url: URL, _ completed: @escaping (Data) -> ()) {
DispatchQueue.global(qos: .default).async {
if let data = try? Data(contentsOf: url) {
completed(data)
}
}
}
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파트4. [프로젝트] FP를 실무에 적용하기 위한 예제 프로젝트
자동판매기 프로젝트 개요
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,상품은 콜라(1000), 사이다(1100), 환타(1200)
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사용가능 지폐는 100, 500, 1000
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현재 입력된 금액을 표시
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상품이 나오면 상품 금액만큼 현재 금액에서 차감됨
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입력된 금액이 상품 가격보다 낮으면 상품이 나오지 않음
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반환버튼을 누르면 현재 잔액이 모두 나오게 됨
FP가 아니더라도 프로그램을 설계하기 위해서는 input과 output을 정의하는 것 부터
FP는 함수로 구성된 하나의 커다란 함수가 만들어지는 형태로 프로그램이 구성되어지기 때문에 이 커다란 함수를 블랙박스로 두고 input과 output을 정의한다.
그리고 그 사이의 관계를 분석한다.
구현하기
1. 데이터 정의
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설계 단계에서 정의된 데이터를 코드로 표현합니다.
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input
enum Product: Int { case cola = 1000 case cider = 1100 case fanta = 1200 func name() -> String { switch self { case .cola: return "콜라" case .cider: return "사이다" case .fanta: return "환타" } }}enum Input { case moneyInput(Int) case productSelect(Product) case reset case none}-
output
enum Output { case displayMoney(Int) case productOut(Product) case shortMoneyError case change(Int)} -
2. 함수 작성
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설계 단계에서 정의 된 각각의 input과 output을 처리하는 함수를 구현합니다.
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input 처리
func consoleInput() -> Input { guard let command = readLine() else { return .none } switch command { case "100": return .moneyInput(100) case "500": return .moneyInput(500) case "1000": return .moneyInput(1000) case "cola": return .productSelect(.cola) case "cider": return .productSelect(.cider) case "fanta": return .productSelect(.fanta) case "reset": return .reset default: return .none }}-
output 처리
func consoleOutput(_ output: Output) -> Void { switch output { case .displayMoney(let m): print("현재 금액은 \(m)원 입니다.") case .productOut(let p): print("\(p.name())이 나왔습니다.") case .shortMoneyError: print("잔액이 부족합니다.") case .change(let c): print("잔액 \(c)원이 나왔습니다.") }}-
상태값 변경
func operation(_ inp: @escaping () -> Input, _ out: @escaping (Output) -> Void) -> (State) -> State { return { state in let input = inp() switch input { case .moneyInput(let m): let money = state.money + m out(.displayMoney(money)) return State(money: money) case .productSelect(let p): if state.money < p.rawValue { out(.shortMoneyError) return state } out(.productOut(p)) let money = state.money - p.rawValue out(.displayMoney(money)) return State(money: money) case .reset: out(.change(state.money)) out(.displayMoney(0)) return State(money: 0) case .none: return state } }} -
3. 함수의 합성
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설계 시의 관계도에 따라 함수의 input과 output을 합성합니다.
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합성 전
func operation(- state: State) -> State { let input = consoleInput() switch input { case .moneyInput(let m): let money = state.money + m consoleOutputo(.displayMoney(money)) return State(money: money) case .productSelect(let p): if state.money < p.rawValue { consoleOutput(.shortMoneyError) return state } consoleOutput(.productOut(p)) let money = state.money - p.rawValue consoleOutput(.displayMoney(money)) return State(money: money) case .reset: consoleOutput(.change(state.money)) consoleOutput(.displayMoney(0)) return State(money: 0) case .none: return state }}-
합성 후
// Curring (inp === consoleInput, out === consoleOutput)func operation(_ inp: @escaping () -> Input, _ out: @escaping (Output) -> Void) -> (State) -> State { return { state in let input = inp() switch input { case .moneyInput(let m): let money = state.money + m out(.displayMoney(money)) return State(money: money) case .productSelect(let p): if state.money < p.rawValue { out(.shortMoneyError) return state } out(.productOut(p)) let money = state.money - p.rawValue out(.displayMoney(money)) return State(money: money) case .reset: out(.change(state.money)) out(.displayMoney(0)) return State(money: 0) case .none: return state } }}func machineLoop(_ f: @escaping (State) -> State) { func loop(_ s: State) { loop(f(s)) } loop(State.initial())}machineLoop(operation(consoleInput, consoleOutput)) -
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