람다(Lambda)

람다 개념은 자바스크립트에서 클로저와 깊은 연관이 있으므로 다음의 글들과 함께 봅시다.
유효범위, 클로져에 대하여 / 자바스크립트의 Arrow function

람다 대수

람다대수는 컴퓨터 과학과 수학의 기초를 이루는 함수와 관련된 개념으로, 함수를 단순하게 표현할 수 있도록 하여 ‘함수의 계산’이라는 개념을 더 깊이 이해할 수 있게 돕는다.
다시 말해, 함수를 보다 단순하게 표현하는 방법이다.

람다가 가지는 특징은 다음과 같다.

• 람다 대수는 이름을 가질 필요가 없다. (익명 함수)
• 두 개 이상의 입력이 있는 함수는 최종적으로 1개의 입력만 받는 람다 대수로 단순화 될 수 있다. (커링)

람다 표현식은 크게 세 가지로 구성되어 있다.

• 코드 블록
• 파라미터
• 자유 변수들의 값 (자유 변수는 파라미터 변수도 아니고, 람다 표현식 코드 내부에 선언한 변수도 아닌 것을 말한다.)

익명함수

익명함수는 함수를 단순하게 표현하는 것을 목표로 둔 람다대수의 특징을 반영한 함수의 표현 방법이다. 최근 대부분의 언어들에서 익명함수를 지원하고 있다고 한다.(python, java, javascript…)

각기 다른 언어의 익명함수들이 갖는 공통적인 특징은, 바로 일급객체 라는 것이다.
자바스크립트의 함수 역시도 일급객체이며 일급함수의 특징을 가지고 있다. 위의 링크를 보면 자세히 나와있지만, 일급객체의 특징으로는 다음과 같다.

• 변수의 값으로 할당 가능
• 리턴할 수 있음
• 함수의 인자로 사용할 수 있음

위의 특징들을 모두 익명함수로 적용이 가능하다.
참고한 블로그 작성자 분의 의견에 의하면 함수가 일급객체이자 일급함수이면 람다라고 부를 수 있다고 보신다고 한다.

최근 자바스크립트 ES6 문법에서는 Arrow Function 이라는, 익명함수를 간결히 표현하여 보다 람다스러운(..) 방법을 추가하였다.

익명함수의 Use-case

• 함수의 콜백
• 클로져
• IIFE

등등..

클로져와의 연관 관계

람다 표현식의 관점에서 보았을 때, 자유 변수 의 값을 사용하는 코드 블록을 클로져 라고 한다.

클로져는 자바스크립트 뿐만 아니라 몇몇 다른 언어들의 함수 역시 가지고 있는 특징이다.
또한 클로져는 람다에서 파생된 개념이라고 한다!!

MDN에서 클로져를 설명하는 페이지를 확인해보면, 첫 단락에 다음과 같이 클로져의 특징이 요약되어 있다.

클로저는 독립적인 (자유) 변수 (지역적으로 사용되지만, 둘러싼 범위 안에서 정의된 변수)를 참조하는 함수들이다. 다른 말로 하면, 이 함수들은 그들이 생성된 환경을 ‘기억’한다.

여기서 “독립적인 자유 변수” 라는 말이 지금까지 무엇인지 전혀 이해할 수 없었는데, 후술한 람다식의 특징을 보면 이해가 간다. (이 글을 쓰는 이유이기도 하다…)

다음의 예제를 보자. 다음의 예시 중 6,7번째 줄은 커링 개념을 활용하였다.

function adder(a) {
  return function(b) {
    return a + b;
  }
}
var add5 = adder(5);
add5(10); // 15

add5 함수에는 adder함수가 리턴한 익명함수가 담겨있다.

add5 함수의 입장에서 보면, 자신의 스코프 내에 있는 b 라는 변수는 인자를 통해 갖고 있는 것이고 자신의 스코프 내에 갇혀있다. 하지만 a 는 어디에서 온 변수이길래 쓰일 수 있는건지 알 수 없다.
이 때 바깥에서 온 변수인 a를 자유 변수(Free variable) , b 를 묶인 변수(Bound variable) 라고 한다.

add5 함수는 자유변수 a와 묶인변수 b를 하나씩 사용하고 있다.
람다 표현식을 표현하는 자료구조는 반드시 자유변수의 값(a) 를 저장해야 한다. 이를 가리켜 람다 표현식이 이 값들을 캡쳐 했다고 표현한다.(캡쳐 방법은 언어마다 다른 것 같다..!)
람다 표현식(여기서는 클로져 함수)은 자신을 감싸고 있는 유효범위에 속한 변수의 값을 캡쳐할 수 있다.

람다식은 사용하는 변수의 종류에 따라 두 종류로 나눌 수 있다. 바로 닫힌 람다식(Closed expression) 과 열린 람다식(Open expression) 이다. (앞서 자바스크립트 함수가 일급객체이자 일급함수이므로 람다식이라고 봐도 무방하다는 논리에 근거한다.)

람다 표현식에서 사용하는 변수들이 모두 묶인 변수일 때 닫힌 람다식이라고 부른다. 그리고 람다 표현식에서 사용하는 변수들 중 하나라도 자유 변수가 있을 때 열린 람다식이라고 부른다.

자, 이제 클로저를 아주 간단하게 설명할 수 있다.
클로저는 바로 열린 람다식을 닫힌 람다식으로 만드는 것이다. 클로저의 이름이 어떻게 유래되었는지도 예상이 될 것이다. 클로저는 람다식 내의 모든 자유 변수를 스코프 내로 가져와 묶는다. 그렇기 때문에 클로저는 만들어진 환경을 기억하는 것처럼 보인다.

참고URL

javascript 기초 - Scope, Scope Chain & arguments
Closure
람다, 익명 함수, 클로저
자바스크립트의 스코프와 클로저-TOAST meetup!
람다-자유변수에 대해…