순수 함수(Pure Functions)로 복원력 있는 코드 만들기

순수 함수로 견고한 코드 만들기

순수 함수의 예측 가능한 힘을 발견하다

소프트웨어 개발의 끊임없이 진화하는 환경에서, 견고하고 유지보수 가능하며 확장 가능한 애플리케이션을 구축하는 것은 항상 어려운 과제입니다. 시스템이 복잡해지고 동시성(Concurrency)이 일반화됨에 따라, 개발자들은 예측 가능성을 제공하고 디버깅 오버헤드(Debugging Overhead)를 줄이는 패러다임(Paradigm)을 점점 더 찾고 있습니다. 여기에 순수 함수(Pure Function)가 등장합니다. 순수 함수는 함수형 프로그래밍(Functional Programming, FP)의 핵심 개념으로, 매우 신뢰할 수 있는 코드를 작성하기 위한 중요한 토대로 자리매김했습니다. 순수 함수는 단순히 학술적인 개념에 그치지 않고, 복잡성을 격리하고 일상적인 개발에서 코드 품질을 향상시키기 위한 실용적이고 실행 가능한 접근 방식을 제시합니다.

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본질적으로, 순수 함수는 동일한 입력이 주어졌을 때 항상 동일한 출력을 반환하며, 결정적으로 관찰 가능한 부수 효과(Side Effect)를 발생시키지 않는 함수입니다. 이 간단한 정의는 애플리케이션 구조화 방식에 지대한 영향을 미쳐, 애플리케이션을 이해하고 테스트하며 병렬화하기 쉽게 만듭니다. 개발자 생산성과 코드 품질이 최우선인 시대에, 순수 함수를 이해하고 적용하는 것은 상당한 경쟁 우위를 제공합니다. 이 글에서는 순수 함수의 본질을 깊이 탐구하고, 개발자들이 이 강력한 개념을 일상적인 코딩 방식에 통합하여 소프트웨어에 대한 새로운 수준의 신뢰를 얻을 수 있는 실용적인 로드맵을 제공할 것입니다.

순수 함수 여정을 시작하며

순수 함수를 시작하는 것은 완전히 새로운 문법을 배우기보다는 사고방식의 변화에 가깝습니다. 대부분의 최신 프로그래밍 언어들은 자바스크립트(JavaScript), 파이썬(Python), 자바(Java), C#과 같이 전통적으로 객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)과 연관된 언어들조차도 순수 함수의 생성을 지원합니다. 이 여정은 두 가지 핵심 원칙인 결정론적 특성(Determinism)과 부수 효과의 부재(Absence of Side Effects)를 이해하는 것에서 시작됩니다.

결정론적 특성(Determinism):순수 함수는 동일한 입력 인수가 주어지면 항상 동일한 출력을 생성합니다. 이는 수학 함수와 같습니다. f(x) = x + 1은 x가 1일 때 언제 어디서 호출되든 항상 2를 반환합니다.

부수 효과의 부재(Absence of Side Effects):순수 함수는 지역 스코프(Local Scope) 외부의 어떤 상태도 변경하지 않습니다. 이는 전역 변수 변경, 전달된 인수 수정, I/O (입출력) 작업 수행(콘솔, 파일 또는 네트워크에 쓰기 등), 데이터베이스 상호작용이 없음을 의미합니다.

자바스크립트(JavaScript)의 몇 가지 실용적인 예시로 이를 설명해 보겠습니다.

1. 비순수 함수 예시 (부수 효과 포함):

let total = 0; // Global state function addToTotalImpure(amount) { total += amount; // Modifies external state (side effect) return total;
} console.log(addToTotalImpure(5)); // Output: 5
console.log(addToTotalImpure(10)); // Output: 15 (depends on previous calls)
console.log(total); // Output: 15

이 addToTotalImpure 함수는 전역 변수 total을 수정하므로 비순수(impure)합니다. 이 함수의 출력은 입력 amount뿐만 아니라 total의 이전 값에도 의존합니다.

2. 순수 함수 예시:

function addToTotalPure(currentTotal, amount) { return currentTotal + amount; // Returns a new value, doesn't modify external state
} let initialTotal = 0;
let newTotal1 = addToTotalPure(initialTotal, 5); // Output: 5
let newTotal2 = addToTotalPure(newTotal1, 10); // Output: 15 console.log(newTotal1); // Output: 5
console.log(newTotal2); // Output: 15
console.log(initialTotal); // Output: 0 (initialTotal remains unchanged)

addToTotalPure에서 이 함수는 필요한 모든 입력을 명시적으로(currentTotal과 amount) 받아들이고 외부 상태를 변경하지 않고 새로운 값을 반환합니다. addToTotalPure(0, 5)를 여러 번 호출해도 항상 5를 반환할 것입니다. 이러한 예측 가능성(Predictability)이 순수함의 특징입니다.

초보자를 위한 핵심 단계:

1. 입력 및 출력 식별:모든 순수 함수는 무엇을 입력으로 받고 무엇을 출력으로 반환하는지 명확하게 정의해야 합니다.
2. 외부 의존성 회피:함수의 스코프(Scope) 외부에 정의된 어떤 변수에도 의존하거나 수정하지 마십시오.
3. 불변성(Immutability) 수용:객체나 배열을 다룰 때, 원본을 직접 수정하는 대신 원하는 변경 사항이 적용된 새로운 복사본을 생성하십시오. 대부분의 함수형 프로그래밍(FP) 지지자들은 불변성(Immutability)을 순수 함수를 뒷받침하는 핵심 원칙으로 강조할 것입니다.
4. I/O 작업 금지:외부 세계(네트워크, 파일 시스템, 콘솔)와 상호작용하는 함수는 순수한 계산 로직과 분리하여 유지하십시오.

이러한 지침을 의식적으로 준수함으로써, 개발자들은 기존의 명령형 코드베이스(Imperative Codebase) 내에서도 점진적으로 더 함수형적인 스타일로 전환할 수 있으며, 명확성과 테스트 용이성 측면에서 즉각적인 이점을 얻을 수 있습니다.

순수 함수 개발을 위한 필수 도구들

순수 함수의 개념은 언어에 구애받지 않지만, 특정 도구, 라이브러리 및 언어 기능은 순수 함수를 채택하고 적용하는 데 크게 도움이 될 수 있습니다. 이러한 도구들을 개발 워크플로우(Workflow)에 통합하면 개발자 생산성을 높이고 코드 품질을 보장할 수 있습니다.

1. 프로그래밍 언어 및 패러다임(Paradigm): 어떤 언어로든 순수 함수를 작성할 수 있지만, 일부 언어는 다른 언어보다 함수형 패러다임(Functional Paradigm)을 본질적으로 더 권장하거나 강제합니다.

• 하스켈(Haskell), 얼랭(Erlang), 엘릭서(Elixir), F#, 스칼라(Scala):이 언어들은 불변성(Immutability)과 순수 함수가 핵심 원칙인 주로 함수형 언어입니다. 이들은 견고한 타입 시스템(Type System)과 (부수 효과 처리를 위한 모나드(Monad)와 같은) 구성 요소를 제공하여 순수한 코드를 자연스럽게 작성할 수 있도록 합니다.
• 자바스크립트(JavaScript, ES6+), 파이썬(Python), 자바(Java, Java 8 이상), C# (LINQ):이 다중 패러다임(Multi-paradigm) 언어들은 함수형 구조를 수용했습니다. 특히 자바스크립트는 리액트(React) (특히 리액트 훅스(React Hooks))와 리덕스(Redux) 같은 상태 관리(State Management) 라이브러리를 통해 순수 리듀서(Reducer) 및 함수형 컴포넌트(Functional Component)를 강력히 장려합니다. 파이썬의 functools 모듈과 리스트 컴프리헨션(List Comprehension)은 함수형 패턴을 권장합니다.

2. 불변성(Immutability)을 위한 라이브러리 및 프레임워크(Framework): 순수 함수는 입력을 수정하지 않아야 하므로, 중첩된 객체(Object)나 배열(Array)과 같은 복잡한 데이터 구조를 불변하게(immutably) 다루는 것이 중요합니다.

• 자바스크립트(JavaScript):
  • Immer.js:데이터를 직접 변경하는 것처럼 코드를 작성한 다음, 새롭고 불변한 상태를 생성하여 불변 업데이트(Immutable Update)를 단순화합니다. 이는 “드래프트(Draft)” 프록시(Proxy)를 사용하며, 매우 직관적입니다.
  • Immutable.js:성능에 최적화된 영구적인 불변 데이터 구조(리스트, 맵, 세트 등)를 제공합니다. 강력하지만, 특정 데이터 구조를 채택해야 합니다.
  • Ramda.js / Lodash/fp:이 라이브러리들은 데이터 변환을 위한 순수하고 커링(Currying)된 함수의 유틸리티(Utility)를 제공하여, 부수 효과 없이 복잡한 연산을 쉽게 구성할 수 있도록 합니다.
• 파이썬(Python):내장된 불변 타입(튜플, 프로즌셋)이 기본입니다. toolz와 같은 라이브러리들은 함수형 유틸리티를 제공합니다.

3. 린터(Linter) 및 정적 분석기(Static Analyzer): 이러한 도구들은 코딩 표준을 강제하고 잠재적인 비순수성을 식별하는 데 매우 유용합니다.

• ESLint (자바스크립트):적절한 구성과 플러그인(Plug-in)(예: eslint-plugin-fp 또는 no-param-reassign, prefer-const와 같은 표준 규칙)을 통해, ESLint는 함수 매개변수의 변경 또는 상수 변수의 재할당을 표시하여 간접적으로 순수성을 장려하는 데 도움이 될 수 있습니다.
• Pylint (파이썬):비순수성으로 이어지는 일반적인 안티 패턴(Anti-pattern)에 대해 경고하도록 구성할 수 있습니다.
• SonarQube:상태 변경과 관련된 코드 스멜(Code Smell) 및 취약점(Vulnerability)을 여러 언어에서 식별할 수 있는 광범위한 정적 분석 플랫폼입니다.

4. 테스트 프레임워크(Testing Framework): 순수 함수는 단위 테스트(Unit Test)에 있어 꿈만 같습니다. 부수 효과가 없고 결정론적 특성을 가지므로, 테스트는 단순히 입력을 제공하고 출력을 단언하는(asserting) 방식으로 이루어집니다.

• Jest (자바스크립트):순수 함수 단위 테스트에 탁월하며, 간단한 expect 단언(Assertion)을 제공합니다. 스냅샷 테스트(Snapshot Testing)는 복잡한 순수 함수 출력에도 유용할 수 있습니다.
• Pytest (파이썬):단순성과 강력한 기능으로 유명하며, Pytest는 다양한 입력 시나리오를 사용하여 순수 함수를 쉽게 테스트할 수 있도록 합니다.
• JUnit (자바), NUnit (C#):각 생태계의 표준 단위 테스트 프레임워크로, 순수 함수와 원활하게 작동합니다.

설치 및 사용 예시:

자바스크립트(JavaScript)에서 Immer.js 사용하기:

npm install immer

import { produce } from 'immer'; const initialState = { user: { name: 'Alice', settings: { theme: 'dark' } }, items: ['apple', 'banana']
}; const updateUserTheme = (state, newTheme) => { return produce(state, draft => { draft.user.settings.theme = newTheme; // Looks like mutation, but Immer handles immutability });
}; const newState = updateUserTheme(initialState, 'light'); console.log(initialState.user.settings.theme); // Output: dark (original state untouched)
console.log(newState.user.settings.theme); // Output: light (new immutable state)

순수성 확보를 위한 ESLint 사용하기 (.eslintrc.js 규칙 예시):

module.exports = { // ... other ESLint configurations rules: { 'no-param-reassign': ['error', { props: true }], // Disallow reassigning function parameters 'prefer-const': 'error', // Enforce const for variables that are not reassigned // ... potentially other rules that discourage side effects }
};

이러한 도구들을 효과적으로 사용하면 순수 함수 개발을 단순화할 뿐만 아니라 함수형 프로그래밍(Functional Programming) 원칙을 강화하여 더욱 견고하고 유지보수 가능한 코드베이스(Codebase)를 만들 수 있습니다.

순수 함수 마스터리를 위한 실제 시나리오

순수 함수는 단순한 이론적 구성물이 아닙니다. 실제 소프트웨어 개발의 광범위한 영역에 걸쳐 매우 실용적으로 적용 가능하며, 가시적인 이점을 제공합니다. 몇 가지 실습 예시와 일반적인 사용 사례를 살펴보겠습니다.

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코드 예시

1. 자바스크립트(JavaScript)에서의 데이터 변환 (배열 연산): 순수 함수는 원본 소스를 변경하지 않고 데이터를 변환하는 데 이상적입니다.

// Impure example: Modifies the original array
function addDiscountImpure(products) { products.forEach(product => { product.price = 0.9; // 10% discount }); return products;
} let originalProductsImpure = [{ name: 'Laptop', price: 1000 }];
addDiscountImpure(originalProductsImpure);
console.log(originalProductsImpure); // Output: [{ name: 'Laptop', price: 900 }] (original modified) // Pure example: Returns a new array with transformed data
function addDiscountPure(products, discountRate) { return products.map(product => ({ ...product, // Spreads existing properties price: product.price (1 - discountRate) // Computes new price }));
} let originalProductsPure = [{ name: 'Monitor', price: 500 }];
let discountedProducts = addDiscountPure(originalProductsPure, 0.1); console.log(originalProductsPure); // Output: [{ name: 'Monitor', price: 500 }] (original untouched)
console.log(discountedProducts); // Output: [{ name: 'Monitor', price: 450 }] (new array)

이는 순수 함수가 originalProductsPure 배열을 변경하지 않은 채로 두어, 애플리케이션의 다른 부분에서 예상치 못한 부수 효과(Side Effect)를 방지하는 방법을 명확하게 보여줍니다.

2. 리액트(React)에서의 상태 관리(State Management) (리덕스(Redux) 리듀서(Reducer)): 리덕스(Redux)는 애플리케이션의 다음 상태를 계산하는 리듀서(Reducer)에 순수 함수를 크게 의존합니다.

// Pure Redux Reducer Example
const initialState = { count: 0
}; function counterReducer(state = initialState, action) { switch (action.type) { case 'INCREMENT': return { ...state, count: state.count + 1 }; // Returns new state object case 'DECREMENT': return { ...state, count: state.count - 1 }; // Returns new state object default: return state; }
} let state1 = counterReducer(undefined, {}); // Initial state
console.log(state1); // { count: 0 } let state2 = counterReducer(state1, { type: 'INCREMENT' });
console.log(state2); // { count: 1 } let state3 = counterReducer(state2, { type: 'DECREMENT' });
console.log(state3); // { count: 0 } console.log(state1 === state2); // false (different objects)

각 리듀서(Reducer) 호출은 완전히 새로운 상태 객체(State Object)를 반환하여 불변성(Immutability)과 예측 가능성(Predictability)을 보장합니다. 이는 상태 변경을 추적 가능하고 디버깅 가능하게 만듭니다.

실용적인 사용 사례

• 재무 계산:동일한 입력이 주어졌을 때 항상 동일한 결과를 생성해야 하는 모든 수학적 계산(예: 이자 계산, 통화 변환, 세금 계산)은 순수 함수의 이상적인 후보입니다.
• 데이터 유효성 검사(Data Validation):사용자 입력이나 데이터 구조를 수정하지 않고 유효성을 확인하는 함수는 본질적으로 순수합니다.
• 문자열 조작:문자열을 변환하는 함수(예: toUpperCase, trim, split, join)는 기존 문자열을 수정하는 대신 새 문자열을 반환하는 경우(대부분의 언어에서 문자열은 불변이므로 일반적으로 그렇습니다) 순수합니다.
• 유틸리티 함수(Utility Function):filter, map, sort (새로 정렬된 배열을 반환하는 경우), find, compose와 같은 많은 일반적인 헬퍼 함수(Helper Function)는 일반적으로 순수합니다.
• 메모이제이션/캐싱(Memoization/Caching):순수 함수는 결정론적 특성을 가지므로, 그 결과는 캐시(Cache)될 수 있습니다(메모이제이션). 순수 함수가 동일한 인수로 여러 번 호출되면, 함수를 다시 실행하지 않고 캐시된 결과가 즉시 반환되어 성능을 크게 향상시킵니다.
• 동시성(Concurrency):동시 프로그래밍에서 공유 가능한 가변 상태(Shared Mutable State)는 대부분의 문제(경쟁 상태(Race Condition), 교착 상태(Deadlock))의 근원입니다. 순수 함수는 정의상 지역 입력에만 작동하고 가변 상태를 공유하지 않으므로, 본질적으로 스레드 안전(Thread-safe)하며 병렬화하기 훨씬 쉽습니다.

모범 사례

1. 작고 집중적:순수 함수는 일반적으로 한 가지 일을 잘 수행해야 합니다. 간결하고 단일 책임에 집중하도록 유지하십시오.
2. 명시적 입력 및 출력:함수에 필요한 모든 데이터는 인수로 전달되어야 합니다. 함수의 결과는 명시적으로 반환되어야 합니다. 암묵적인 의존성을 피하십시오.
3. const (또는 final) 선호:우발적인 재할당을 방지하고 불변 데이터를 장려하기 위해 가능하면 불변 변수 선언(자바스크립트의 const, 자바의 final)을 사용하십시오.
4. 부수 효과(Side Effect) 격리:실제 애플리케이션에는 부수 효과(예: 네트워크 요청, 데이터베이스 쓰기)가 필요하다는 것을 인정해야 합니다. 모범 사례는 이러한 비순수(impure) 작업을 애플리케이션의 "가장자리"에 격리하여 핵심 로직을 가능한 한 순수하게 유지하는 것입니다.
5. 철저한 테스트:순수 함수는 독립적으로 테스트하기가 매우 쉽습니다. 이를 활용하여 포괄적인 단위 테스트(Unit Test)를 작성하십시오.

일반적인 패턴

• 함수 합성(Function Composition):여러 순수 함수를 결합하여 더 복잡한 연산을 구축하는 것입니다. compose(f, g)는 f(g(x))를 의미합니다.
• 커링(Currying):여러 인수를 받는 함수를 각기 단일 인수를 받는 함수의 연속으로 변환하는 것입니다. 이는 재사용성과 가독성을 향상시킬 수 있습니다.
• 고차 함수(Higher-Order Function):다른 함수를 인수로 받거나 함수를 결과로 반환하는 함수(예: 자바스크립트와 파이썬의 map, filter, reduce)입니다. 이들은 함수형 프로그래밍(Functional Programming)의 강력한 도구이며 종종 순수 로직을 캡슐화합니다.

순수 함수를 마스터하는 것은 예측 가능성, 테스트 용이성 및 명확성을 우선시하는 절제된 코드 설계 접근 방식을 포함하며, 궁극적으로 더 견고하고 즐거운 개발 경험으로 이어집니다.

순수 함수 대 가변 세상: 언제, 그리고 왜

순수 함수를 이해하는 가장 좋은 방법은 종종 그 반대 개념 및 다른 일반적인 프로그래밍 패러다임(Paradigm)과 비교하여 살펴보는 것입니다. 어느 한쪽이 본질적으로 "더 좋다"고 선언하는 것이 아니라, 각자가 빛나는 지점을 이해하고 그 강점을 전략적으로 활용하는 방법을 아는 것입니다.

순수 함수 대 비순수 함수

핵심적인 차이점은 결정론적 특성과 부수 효과(Side Effect)에 있습니다.

• 순수 함수(Pure Function):

  • 장점:예측 가능하며, 테스트 용이(외부 상태에 대한 목(Mock) 의존성 불필요), 디버깅 용이(버그가 입력/출력에 국한됨), 본질적으로 병렬화 가능, 메모이제이션/캐싱(Memoization/Caching)에 적합, 코드 가독성 및 유지보수성 향상.
  • 단점:때로는 더 명시적인 매개변수 전달로 이어질 수 있음(예: addToTotalPure에서 currentTotal 전달), 전역 상태에 익숙한 경우 단순한 연산에 대해 장황하게 느껴질 수 있음.
  • 사용 시기:핵심 비즈니스 로직, 데이터 변환, 계산, 알고리즘, 유틸리티 함수(Utility Function) 및 결정론적 특성과 테스트 용이성이 가장 중요한 모든 곳에 이상적입니다.

• 비순수 함수(Impure Function):

  • 장점:실제로 외부 세계와 상호작용하거나 가변 상태(Mutable State)를 관리해야 하는 코드를 단순화할 수 있습니다. I/O (입출력) 작업, UI 상호작용, 데이터베이스 호출, 로깅에 필요합니다.
  • 단점:예측 불가능한 동작(외부 상태에 따라 출력이 달라질 수 있음), 테스트하기 어려움(외부 의존성 목(Mocking) 필요), 디버깅하기 더 어려움(부수 효과가 파급 효과를 일으킬 수 있음), 공유 가능한 가변 상태(Shared Mutable State)로 인해 병렬화가 쉽지 않음, 경쟁 상태(Race Condition)에 취약.
  • 사용 시기: 외부 시스템(API, 데이터베이스, 파일 시스템)과의 상호작용, 사용자 인터페이스 업데이트, 로깅, 난수 생성 및 스코프(Scope) 외부에서 관찰 가능한 변경을 반드시 생성해야 하는 모든 작업에 필수적입니다.

잘 설계된 애플리케이션의 목표는 비순수 함수를 완전히 제거하는 것(대부분의 실용적인 애플리케이션에서는 불가능함)이 아니라 격리하는 것입니다. 비순수성을 작고 잘 정의된 경계 내에 가둠으로써, 애플리케이션 로직의 대부분을 순수하고 예측 가능하며 테스트 가능하게 유지할 수 있습니다.

순수 함수 대 가변 상태(Mutable State)를 가진 객체 지향 프로그래밍(OOP)

객체 지향 프로그래밍(OOP)과 함수형 프로그래밍(FP)은 서로 다른 철학을 가진 패러다임(Paradigm)입니다. 서로 배타적인 것은 아니지만, 상태 관리(State Management)에 대한 접근 방식은 상당히 다릅니다.

• 객체 지향 프로그래밍(OOP, 주로 가변 상태(Mutable State) 사용):

  • 철학:객체(Object)는 데이터를 (상태(State))와 해당 데이터를 조작하는 동작(메서드(Method))을 캡슐화합니다. 메서드는 종종 객체의 내부 상태를 변경합니다.
  • 예시:User 객체의 setName() 및 setAge() 메서드가 User 객체를 직접 수정하는 경우.
  • 장점:복잡한 동작을 가진 실제 엔티티(Entity)를 모델링하는 데 탁월하며, 데이터 숨김(Data Hiding) 및 캡슐화(Encapsulation)를 촉진하고, 다형성(Polymorphism)을 허용합니다.
  • 단점:가변 상태는 특히 동시성(Concurrency) 환경에서 복잡한 상호작용과 미묘한 버그로 이어질 수 있습니다. 객체의 수명 동안 상태 변화에 대해 추론하는 것이 어려울 수 있습니다.
  • 사용 시기:명확한 생명 주기(Lifecycle)와 정의된 동작을 가진 복잡한 상태 저장(Stateful) 엔티티 모델링, 상속 및 다형성으로부터 이점을 얻는 시스템.

• 함수형 프로그래밍(Functional Programming, 순수 함수 사용):

  • 철학:불변성(Immutability), 순수 함수(Pure Function) 및 데이터 변환을 강조합니다. 상태는 기존 데이터를 수정하는 대신 새로운 데이터를 반환하여 관리됩니다.
  • 예시:user.setName('Bob') 대신, const updatedUser = withName(user, 'Bob')과 같이 withName이 새로운 사용자 객체를 반환하는 순수 함수일 수 있습니다.
  • 장점:예측 가능성, 테스트 용이성 및 병렬화를 향상시킵니다. 결합도를 줄이고 코드를 리팩토링(Refactor)하기 쉽게 만듭니다.
  • 단점:고유한 상태 전환을 가진 엔티티를 모델링하는 데 때때로 덜 직관적일 수 있습니다. 객체 생성 증가로 이어질 수 있습니다(물론 최신 VM은 이에 최적화되어 있습니다).
  • 사용 시기:데이터 집약적인 애플리케이션, 복잡한 데이터 변환, UI 상태 관리(예: React/Redux), 동시 시스템 및 높은 수준의 예측 가능성과 테스트 용이성이 요구되는 모든 곳.

실용적인 통찰: 순수 함수와 대안은 언제 사용할까

• 순수 함수를 선호하는 경우:

  • 계산 또는 복잡한 데이터 조작을 수행할 때.
  • 유틸리티 라이브러리(Utility Library) 또는 헬퍼 함수(Helper Function)를 구축할 때.
  • 리덕스(Redux) 리듀서(Reducer) 또는 유사한 상태 전환 로직을 개발할 때.
  • 쉽게 테스트하고 디버깅할 수 있는 코드를 작성할 때.
  • 공유 가능한 가변 상태(Shared Mutable State)를 피하는 것이 중요한 동시 시스템을 설계할 때.
  • 함수 결과 캐싱이 성능을 크게 향상시킬 수 있는 환경에서 작업할 때.

• 비순수 함수 (또는 가변 상태(Mutable State)를 가진 OOP)를 활용하는 경우:

  • 외부 세계(데이터베이스, 네트워크 API, 파일 시스템)와 반드시 상호작용해야 할 때.
  • 브라우저 환경에서 직접 DOM 조작을 수행할 때.
  • 퍼블릭 인터페이스(Public Interface)가 안정적으로 유지되는 고도로 캡슐화된 객체(Object) 내에서 가변 내부 상태를 관리할 때.
  • 정체성과 상태 변화가 도메인(Domain)의 핵심인 엔티티를 모델링할 때 (예: 게임 엔진의 “Game” 객체에서 게임 상태가 자연스럽게 진화하는 경우).

궁극적으로 균형 잡힌 접근 방식이 종종 최고의 결과를 가져옵니다. 현대 전문 개발에서는 하이브리드 패러다임(Hybrid Paradigm)이 자주 사용되는데, 여기서 순수 함수는 결정론적인 계산 코어(Computational Core)를 처리하고, 비순수 함수(또는 상태 저장 객체)는 외부 환경과의 상호작용을 관리하며, 부수 효과(Side Effect)를 효과적으로 캡슐화하고 격리합니다. 이를 통해 개발자들은 두 가지 방식의 이점을 모두 활용하여 더 견고하고 이해하기 쉬우며 확장 가능한 애플리케이션을 만들 수 있습니다.

예측 가능하고 견고한 코드의 미래를 수용하다

함수형 프로그래밍(Functional Programming)으로의 여정, 특히 순수 함수(Pure Function)의 관점을 통해 예측 가능성, 테스트 용이성 및 유지보수성을 우선시하는 강력한 패러다임(Paradigm) 변화를 엿볼 수 있습니다. 개발자로서 우리의 일상 업무는 복잡성과의 씨름을 포함하며, 순수 함수는 이 끊임없는 싸움에서 우아하면서도 실용적인 무기를 제공합니다. 부수 효과(Side Effect)를 의식적으로 제거하고 결정론적 로직을 수용함으로써, 우리는 이해하기 쉬울 뿐만 아니라 변화와 오류에 본질적으로 더 강한 소프트웨어의 기반을 마련합니다.

우리는 순수 함수를 정의하고 식별하는 방법, 실용적인 예시로 시작하여 특정 프로그래밍 언어부터 린터(Linter) 및 상태 관리(State Management) 라이브러리에 이르기까지 순수 함수 채택을 용이하게 하는 필수 도구들을 살펴보았습니다. 데이터 변환에서 견고한 상태 관리에 이르는 실제 시나리오들은 다양한 영역에 걸친 순수 함수의 다용성과 영향을 강조합니다. 마지막으로, 순수 함수와 비순수 함수, 그리고 전통적인 객체 지향 프로그래밍(OOP) 접근 방식을 대조함으로써, 순수성을 선택해야 하는 시기와 이유에 대한 더 깊은 이해를 얻었으며, 필요한 비순수성을 격리하면서 함수형 원칙의 이점을 극대화하는 실용적인 하이브리드 접근 방식을 강조했습니다.

자신의 기술을 향상시키고자 하는 개발자들에게 순수 함수를 통합하는 것은 단순히 새로운 기술을 배우는 것을 넘어섭니다. 이는 더 깔끔하고 신뢰할 수 있는 코드베이스(Codebase)로 이어지는 사고방식을 채택하는 것입니다. 이는 팀이 더 빠르게 기능을 구축하고, 디버깅을 줄이며, 자신감을 가지고 확장할 수 있도록 힘을 실어줍니다. 순수 함수의 힘을 받아들이고, 명확성, 견고성, 그리고 지속적인 품질의 증거가 되는 코드의 미래를 열어보십시오.

순수 함수에 대한 자주 묻는 질문

Q1: 순수 함수가 항상 비순수 함수보다 더 좋은가요?

A1:아닙니다, 항상 그렇지는 않습니다. 순수 함수는 예측 가능성, 테스트 용이성 및 병렬화 측면에서 상당한 이점을 제공하지만, 비순수 함수는 외부 세계(I/O, 네트워크, UI 업데이트, 데이터베이스)와 상호작용하는 데 필수적입니다. 목표는 비순수 함수를 제거하는 것이 아니라, 애플리케이션의 핵심 로직이 순수하게 유지되도록 최소화하고 격리하는 것입니다.

Q2: 순수 함수를 사용하여 I/O (입출력) 작업(예: 네트워크 요청 또는 데이터베이스 호출)을 어떻게 처리하나요?

A2: 부수 효과(Side Effect)를 구성하므로 순수 함수 내에서 I/O (입출력)를 직접 수행할 수는 없습니다. 일반적인 전략은 관심사를 분리하는 것입니다.

1. 비즈니스 로직(데이터 변환, 계산)은 순수 함수로 유지합니다.
2. I/O 작업은 애플리케이션의 "가장자리"에 위치한 비순수 함수로 감쌉니다.
3. 의존성 주입(Dependency Injection) 또는 (더 고급 함수형 프로그래밍 컨텍스트에서는) 모나드(Monad)와 같은 함수형 개념을 사용하여 이러한 비순수 작업을 제어된 방식으로 관리하고 순서화하며, 그 결과를 순수 함수로 전달하여 처리합니다.

Q3: 함수형 프로그래밍(Functional Programming)을 사용하면 반복문(for, while)을 사용할 수 없다는 의미인가요?

A3:반드시 그렇지는 않습니다. 함수 내에서 반복문(Loop)을 여전히 사용할 수 있습니다. 그러나 함수형 프로그래밍(Functional Programming)의 일반적인 관행은 배열/리스트 처리를 위해 map, filter, reduce (또는 fold), forEach와 같은 고차 함수(Higher-Order Function)를 선호하는 것입니다. 이들은 종종 반복 횟수를 명시적으로 관리하거나 가변 상태(Mutable State)를 사용하지 않고 반복을 표현하는 더 선언적이고 간결한 방법을 제공합니다.

Q4: 불변성(Immutability)이 순수 함수 작성의 엄격한 요구 사항인가요?

A4: 순수 함수의 엄격한 정의는 부수 효과(Side Effect)의 부재(스코프(Scope) 외부의 어떤 것도 수정하지 않음)와 결정론적 특성에 초점을 맞추지만, 불변성(Immutability)은 특히 복잡한 데이터 구조를 다룰 때 순수성을 달성하기 위한 강력한 조력자이자 모범 사례입니다. 함수 내에서 입력 객체(Object)나 배열(Array)을 수정한다면, 그것은 부수 효과입니다. 원본을 변경하는 대신 새롭고 수정된 복사본을 반환함으로써 순수성을 보장할 수 있습니다. 따라서 실질적으로 말하면, 불변성(Immutability)은 견고한 순수 함수 개발을 위한 거의 필수 조건입니다.

Q5: 순수 함수는 전용 함수형 프로그래밍(Functional Programming) 언어에서만 작성할 수 있나요?

A5:절대 아닙니다! 하스켈(Haskell)과 얼랭(Erlang)과 같은 언어들은 함수형 원칙을 중심으로 명시적으로 설계되었지만, 자바스크립트(JavaScript), 파이썬(Python), 자바(Java), C#, 루비(Ruby)를 포함한 거의 모든 다중 패러다임(Multi-paradigm) 언어에서 순수 함수를 작성할 수 있습니다. 이들 언어의 최신 업데이트는 (화살표 함수, const, 스트림 API, 고차 함수(Higher-Order Function)와 같은) 기능을 도입하여 함수형 스타일을 채택하고 순수 함수를 작성하는 것을 훨씬 쉽고 관용적으로 만들었습니다.

필수 기술 용어

1. 순수 함수(Pure Function):동일한 입력이 주어졌을 때 항상 동일한 출력을 생성하며, 관찰 가능한 부수 효과(Side Effect)가 없는(예: 전역 상태를 수정하거나, I/O를 수행하거나, 인수를 변경하지 않음) 함수입니다.
2. 부수 효과(Side Effect):전역 변수 수정, I/O (입출력) 수행(콘솔 로그, 파일 쓰기, 네트워크 요청), 입력 인수 변경과 같이 값을 반환하는 것 외에 외부 세계와의 모든 관찰 가능한 상호작용입니다.
3. 참조 투명성(Referential Transparency):프로그램의 동작을 변경하지 않고도 표현식(함수 호출 포함)을 해당 반환 값으로 대체할 수 있는 속성입니다. 순수 함수는 참조 투명합니다.
4. 불변성(Immutability):데이터 구조나 값이 한 번 생성되면 변경될 수 없다는 원칙입니다. 이를 수정하는 것처럼 보이는 모든 작업은 실제로는 원하는 변경 사항이 적용된 새 인스턴스를 생성하며, 원본은 그대로 유지됩니다.
5. 고차 함수(Higher-Order Function, HOF):하나 이상의 함수를 인수로 받거나 함수를 결과로 반환하는 함수입니다. map, filter, reduce 등이 예시입니다.

Published on October 28, 2025