함수형 프로그래밍(Functional programming)

D 언어에서 강조할만한 특징 중 하나는 함수형 프로그래밍(functional programming) 지원이고, 1급 함수(first-class function)를 제공하여 함수형 프로그래밍을 할 수 있게 해줍니다.

여기서 1급 함수(first-class function)는 별도의 가공 과정 없이 함수 이름 자체를 함수의 입력값으로 쓸 수 있다는 걸 의미합니다. 자세한 내용은 위키백과의 일급 객체 항목을 참고하시기 바랍니다.

함수형 프로그래밍에서 중요하게 여기는 특징은 순수 함수(pure function) 입니다. 여기서 순수 함수는 수학적인 의미의 함수를 의미하며, 풀어 쓰면 같은 입력에 대해 언제나 같은 값을 출력해야한다는 약속입니다.

D 언어에서 이런 순수 함수로 다루고 싶은 함수의 선언부에는 pure 라는 키워드를 추가해주면 됩니다. pure 로 표시된 함수는 프로그램 실행 중 바꿀 수 있는 요소를 접근하거나 변경할 수 없습니다. 따라서 pure 로 선언된 함수는 자신 안에서 pure 로 선언된 함수만 실행할 수 있습니다.

    static auto globalNumber = 1;

    int add(int lhs, int rhs) pure {
        // pure로 표시된 함수는 절대 프로그램의 상태를 변경해선 안됩니다.
        // 아래 코드의 주석을 해제하게 되면 컴파일시 오류가 발생합니다.
        // globalNumber += 1;

        return lhs + rhs;
    }

위와 같은 유형의 add 함수를 엄격한 순수 함수(strongly pure function) 라고 부릅니다. 왜냐면 입력값의 변화에 따른 출력값의 변화만 발생하지, 이 함수를 호출한다고 입력값을 포함한 다른 값이 바뀌진 않았기 때문입니다. D 언어는 여기에 더불어 느슨한 순수 함수(weakly pure functions) 를 정의하는 것도 가능합니다. 느슨한 순수 함수에는 값을 바꿀 수 있는 입력값이 포함됩니다.

    void add(ref int result, int lhs, int rhs) pure {
        // result 에 결과값을 저장합니다
        result = lhs + rhs;
    }

위의 함수도 제한된 범위에서만 값이 바뀌는 걸 허용하기에 순수 함수라고 간주하고 있습니다.

pure 키워드를 함수에 선언에 포함할 때 나타나는 여러 제약사항들이 불편할 수 있으나, 이 덕분에 한 변수의 값을 여러 쓰레드(thread)가 동시에 수정할 때 발생하는 데이터 레이스(data race)가 별다른 장치 없이 예방됩니다. 그리고 프로그램 전체의 상태를 바꾸는 일이 없기에, 컴파일러가 함수의 결과값을 캐시(cache)하는 등 다양한 각도에서 최적화를 시도하게 됩니다.

pure 키워드를 명시하지 않더라도 템플릿 함수, auto 를 반환값 타입으로 쓰는 함수 중에 해당하는 함수가 있다면 컴파일러가 알아서 pure 키워드를 자동으로 달아줍니다. 이는 @safe, nothrow, @nogc 키워드가 달린 함수에서도 마찬가지입니다.

더 살펴보기

• Functional DLang Garden

rdmd playground.d