# [Python] 함수 ## 함수 --- - 입력값을 넣고 어떤 일을 수행한 후 그 결과물을 내어 놓는 것 - 똑같은 내용을 반복해서 작성하는 문제를 해결하기 위해 함수 사용 - 프로그램의 흐름을 잘 파악하고 오류를 찾기 쉬워진다 ### **파이썬 함수 구조** ```javascript def 함수_이름(매개변수): 수행할_문장1 수행할_문장2 ... return 리턴값 ``` - `def` 는 함수를 만들 때 사용하는 예약어 - `return`은 함수의 결괏값을 리턴하는 명령어 (반환값이 없을 수 있다) **매개변수와 인수** ```javascript def add(a, b): # a, b는 매개변수 return a+b c = add(3, 4) # 3, 4는 인수 print(c) # 7 d = add(b=7, a=5) # 매개변수를 지정하여 호출하는 경우 print(d) # 12 ``` - `매개변수`와 `인수`는 혼용해서 사용 - **매개변수**: 함수에 입력으로 전달된 값을 받는 변수 - **인수**: 함수를 호출할 떄 전달하는 입력값을 의미 - 입력값이 없는 함수가 있을 수 있다 - 매개변수를 지정하여 호출하는 경우 매개변수의 순서와 상관 없이 사용할 수 있다 ```javascript def 함수_이름(*매개변수): 수행할_문장 ... ``` - 매개변수의 갯수를 모르는 경우 `*매개변수`로 설정 - 매개변수 앞에 `*`를 붙이면 입력값을 튜플로 만들어준다 ```javascript def print_kwargs(**kwargs): print(kwargs) print_kwargs(a=1) # {'a': 1} print_kwargs(name='foo', age=3) # {'age': 3, 'name': 'foo'} ``` - 키워드 매개변수를 사용할 때는 매개변수 앞에 별 2개 `**`를 붙인다 - `a=1`이 입력되면 kwargs는 `{'a': 1}`인 딕셔너리가 된다 ```javascript # default1.py def say_myself(name, age, man=True): print("나의 이름은 %s 입니다." % name) print("나이는 %d살입니다." % age) if man: print("남자입니다.") else: print("여자입니다.") ``` - 매개변수에 초깃값 미리 설정 - 함수의 인자가 주어지지 않으면 초깃값이 사용된다 **리턴값** ```javascript def add_and_mul(a, b): return a+b, a*b ``` - 함수의 리턴값을 항상 1개 → 여러 개일 경우 **튜플**로 반환된다 ### **함수 내부 변수** ```javascript # vartest.py a = 1 def vartest(a): a = a + 1 vartest(a) print(a) # 1 ``` ```javascript # vartest.py def vartest(a): a = a + 1 vartest(a) print(a) # 오류 ``` - `vartest` 함수 내에서 매개변수 `a`는 함수 안에서만 사용하는 변수 → 외부 변수 영향 X **외부 변수를 변경하고 싶다면** ```javascript # vartest_return.py a = 1 def vartest(a): a = a + 1 # return a a = vartest(a) print(a) ``` ```javascript # vartest_global.py a = 1 def vartest(): global a # global a = a + 1 vartest() print(a) ``` - `return`을 사용하여 계산한 값을 반환한다 - `global` 명령어를 사용하면 외부 변수를 변경할 수 있다 (사용하지 않는 것이 좋음) ### lambda ```javascript 함수_이름 = lambda 매개변수1, 매개변수2, ... : 매개변수를_이용한_표현식 ``` - `lambda`는 함수를 생성하는 예약어로 `def`와 동일한 역할 ## 내장 함수 --- | **함수명** | **기능** | **예시** | | --- | --- | --- | | abs | 숫자의 절댓값 리턴 | abs(3) # 3 abs(-3) # 3 abs(-1.2) # 1.2 | | all | 반복 가능한 데이터 x를 입력값으로 받으며 x의 요소가 모두 참이면 True, 거짓이 하나라도 있으면 False를 리턴 | all([1, 2, 3]) # True all([1, 2, 3, 0]) # False all([]) # True | | any | 반복 가능한 데이터 x를 입력으로 받아 x의 요소 중 하나라도 참이 있으면 True를 리턴, x가 모두 거짓일 때만 False를 리턴 | any([1, 2, 3, 0]) # True any([0, ""]) # False any([]) # False | ## 일급 함수, 고차 함수, 람다 함수 --- ### 일급 함수 First-Class Function - 프로그래밍 언어가 함수를 ‘일급 시민 (값’으로 취급하는 것 - 함수를 다른 객체와 동일하게 취급 1. 함수를 변수에 할당 가능 2. 함수를 데이터 구조에 저장 가능 3. 함수를 인자로 다른 함수에 전달 가능 4. 함수를 결과로서 반환 가능 - Python은 일급 함수를 지원 → 함수를 매우 유연하게 다룰 수 있다 ```javascript # 함수를 변수에 할당 def say_hello(name): return f"Hello {name}" greet = say_hello print(greet("Alice")) # 출력: Hello Alice # 함수를 다른 함수의 인자로 전달 def greet_loudly(greeting_func): return greeting_func("Alice").upper() print(greet_loudly(greet)) # 출력: HELLO ALICE # 함수를 반환하는 함수 def get_greeting_func(): def greet(name): return f"Hello {name}" greet = get_greeting_func() print(greet("Alice")) # 출력: Hello Alice ``` - 함수를 변수에 할당, 다른 함수의 인자로 전달, 함수를 반환하는 함수를 만드는 등의 동작 가능 - 일급 함수를 사용하면 코드가 더울 유연 - 고차 함수와 같은 패턴 구현 가능 ### 고차 함수 Higher-Order Function - 다른 함수를 인자로 받거나, 결과로서 함수를 반환하는 함수를 의미 - ‘일급 함수’의 특성을 활용하는 프로그래밍 패턴 → 함수형 프로그래밍에서 많이 사용 - Python에서는 일급 함수를 지원 → 고차 함수를 쉽게 사용할 수 있다 - `map()`, `filter()` 등의 내장 함수는 모두 고차 함수 ```javascript # 함수를 인자로 받는 함수 def apply_to_three(func): return func(3) def square(n): return n ** 2 print(apply_to_three(square)) # 출력: 9 # 함수를 반환하는 함수 def apply_addr(n): def add(x): return x + n return add add_five = make_addr(5) print(Add_five(3)) # 출력: 8 # map 함수는 함수와 반복 가능한 객체를 인자로 받아, # 해당 함수를 각 요소에 적용한 결과를 반환하는 고차 함수 numbers = [1, 2, 3, 4] squares = map(square, numbers) print(list(squares)) # 출력: [1, 4, 9, 16] ``` - 코드의 재 사용성을 높이고 추상화 수준을 높여 코드의 가독성을 향상 - 명령형 스타일로 작성된 코드를 선언적인 스타일로 리팩토링 가능 ### 람다 함수 - 이름이 없는 일회용 함수를 생성하는 데 사용 - `lambda` 키워드를 사용하여 작성, 작고 간단한 함수를 필요로 하는 곳에 사용 **lambda vs def** 1. `def` 키워드를 사용하여 함수를 정의하는 대신 `lambda` 키워드를 사용 2. 람다 함수는 이름이 없습니다 (익명 함수) 3. 람다 함수는 주로 한 줄로 표현, 복잡한 로직을 포함하지 안흔ㄴ다 **람다 함수 기본 구조** ```javascript lambda arguments: expression ``` **람다 함수 예시** ```javascript # 숫자를 받아서 그 제곱을 반환하는 람다 함수 square = lambda x: x ** 2 print(square(5)) # 출력: 25 # 두 숫자를 더하는 람다 함수 add = lambda x, y: x * y print(add(3, 4)) # 출력: 7 ``` ```javascript numbers = [1, 2, 3, 4] squares = map(lambda x: x ** 2, numbers) print(list(squares)) # 출력: [1, 4, 9, 16] ``` - `map()`, `filter()`, `reduce()` 등의 고차원 람다 함수를 인자로 전달하는 경우가 많다 - 간단한 로직을 빠르고 쉽게 작성 가능 - 복잡한 로직을 처리해야하는 경우 일반 함수를 사용하는 것이 가독성이 더 좋다 ## 클로저 --- - 특정 함수와 그 함수가 생성된 환경을 결합한 것 - Python에서만 factory function이라고 불린다 - 클러저는 함수가 생성된 시점의 범위에 있는 모든 변수를 기억하고 이에 접근 **Python에서 클로저** 1. 함수 내부에 함수가 정의, 이러한 내부 함수를 중첩 함수라고 부른다 2. 내부 함수는 외부 함수의 변수를 참조 3. 외부 함수는 내부 함수를 반환 **클로저 예시** ```javascript # 클로저가 아닌 경우 def outer_functions(): def inner_function(): return 100+100 return inner_function # 클로저의 경우 def outer_function(x): def inner_function(y): return x + y return inner_function inner = outer_function(100) innter(200) # inner 입장에서 100을 변경할 수 있는 방법은 없다 ``` - `outer_function`은 `inner_function`을 반환 - `innter_function`은 외부 함수와 변수 `x`를 참조, `outer_function`을 호출, - 결과를 `closure`에 저장 →`inner_function`의 코드와 `x=10`이라는 상태 기억 **클로저 활용** 1. **데이터 은닉**: 외부에서 직접 접근할 수 없는 변수를 ‘감추는’ 방법을 제공 (데이터 은닉, 캡슐화 구현 가능) 2. **지연 바인딩**: 함수가 실행될 때 그 함수의 환경을 기억 → 함수의 행동을 호출 시점의 상황에 따라 동적으로 변경하는 것이 가능 3. **함수형 프로그래밍과 데코레이터**: 함수를 반환하는 능력 덕분에 고차 함수와 데코레이터의 구현에 필수적 (데코레이터는 원래 함수의 행동을 변경하지 않고 기능을 추가하거나 수정하는 데 사용) ## 데코레이터 --- [PEP 318 – Decorators for Functions and Methods | peps.python.org](https://peps.python.org/pep-0318/#background) - Python 2.4 버전에서 도입된 오래된 기능 - 함수나 메소드에 추가 기능을 동적으로 부여할 때 사용 → `@` 기호와 함께 사용 - 데코레이터로 지정된 함수가 바로 아래에 정의된 함수에 적용 **데코레이터 적용 원리** - 데코레이터는 **고차 함수 higher-order function** - 하나 이상의 함수를 인자로 받고 함수를 결과로 반환하는 함수 - 데코레이터는 하나의 함수를 인자로 받아 기능이 추가 또는 변경된 새로운 함수를 반환 **데코레이터 예시** ```javascript def simple_decorator(function): def wrapper(): print("Before the functions call") function() print("After the function call") @simple_decorator def hello(): print("Hello, world!") hello() # 데코레이터가 없는 상태에서는 simple_decorator(hello)()와 같다 simple_decorator(hello)() # 이전 wrapper()와 동일 ``` ```javascript Before the function call Hello, world! After the function call ``` 다른 예시 ```javascript def simple_decorator(function): def wrapper(1): print("Before the functions call") function() print("After the function call") return wrapper @simple_decorator def 합(1): return sum(1) 합([1, 2, 3, '4']) ``` **매개변수가 있는 함수의 데코레이터** ```javascript def debug(function): def new_function(): print(f'{function.__name__} 함수 시작') function() print(f'{function.__name__} 함수 끝') return new_function @debug def sum_1_to_n(n): return n * (n + 1) / 2 result = sum_1_to_n(30) print(result) ``` - `debug` 데코레이터를 붙여서 실행하면 에러 발생 ```javascript def debug(function): def new_function(n): print(f'{function.__name__} 함수 시작') print(n) print(f'{function.__name__} 함수 끝') return new_function @debug def sum_1_to_n(n): return n * (n + 1) / 2 result = sum_1_to_n(30) print(result) ``` ```javascript sum_1_to_n 함수 시작 30 sum_1_to_n 함수 끝 None ``` ```javascript def debug(function): def new_function(*args, **kwargs): print(f'{function.__name__} 함수 시작') function(*args, **kwargs) print(f'{function.__name__} 함수 끝') return new_function ``` - 어떤 형태의 인자를 사용하든 상관 없이 사용할 수 있는 데코레이터를 붙이려면 `new_function`을 수정해야한다 **리턴 값이 있는 함수의 데코레이터** ```javascript def debug(function): def new_function(*args, **kwargs): print(f'{function.__name__} 함수 시작') function(*args, **kwargs) print(f'{function.__name__} 함수 끝') return new_function @debug def sum_1_to_n(n): return n * (n + 1) / 2 result = sum_1_to_n(30) print(result) ``` ```javascript sum_1_to_n 함수 시작 sum_1_to_n 함수 끝 None ``` **중첩 데코레이터** ```javascript @decorator1 @decorator2 ... @decoratorN def function(*args, **kwargs): pass ``` - 여러 개의 데코레이터를 붙일 수 있다 ```javascript def decorator1(function): def new_function(*args, **kwargs): print('첫 번째 데코레이터 시작') result = function(*args, **kwargs) print('첫 번째 데코레이터 끝') return result return new_function def decorator2(function): def new_function(*args, **kwargs): print('두 번째 데코레이터 시작') result = function(*args, **kwargs) print('두 번째 데코레이터 끝') return result return new_function def decorator3(function): def new_function(*args, **kwargs): print('세 번째 데코레이터 시작') result = function(*args, **kwargs) print('세 번째 데코레이터 끝') return result return new_function @decorator1 @decorator2 @decorator3 def sum_1_to_n(n): return n * (n + 1) / 2 result = sum_1_to_n(30) print(f'result: {result}') ``` ```javascript 첫 번째 데코레이터 시작 두 번째 데코레이터 시작 세 번째 데코레이터 시작 세 번째 데코레이터 끝 두 번째 데코레이터 끝 첫 번째 데코레이터 끝 result: 465.0 ``` 다른 예시 ```javascript def decorator1(function): def new_function(): print('첫 번째 데코레이터 시작') function() print('첫 번째 데코레이터 끝') return result return new_function def decorator2(function): def new_function(): print('두 번째 데코레이터 시작') function() print('두 번째 데코레이터 끝') return result return new_function def decorator3(function): def new_function(): print('세 번째 데코레이터 시작') function() print('세 번째 데코레이터 끝') return result return new_function @decorator1 @decorator2 @decorator3 def print_hello(): print('hello world!') print_hello() ``` ```javascript 첫 번째 데코레이터 시작 두 번째 데코레이터 시작 세 번째 데코레이터 시작 hello world! 세 번째 데코레이터 끝 두 번째 데코레이터 끝 첫 번째 데코레이터 끝 465.0 ``` **동적 데코레이터** ```javascript def add(function): def new_function(*args, **kwargs): result = function(*args, **kwargs) return result + 100 return new_function @add def plus(a, b): return a + b result = plus(10, 20) print(f'result: {result}') # result: 130 ``` - `add`를 데코레이터로 사용하여 원래 함수의 결과에 100을 더하도록 변한다 - 함수의 결과에 100이 아닌 다른 숫자를 더하는 데코레이터가 필요한 경우 비슷한 로직의 데코레이터를 동적으로 생성하는 것이 가능하다 ```javascript def add(n): def decorator(function): def new_function(*args, **kwargs): result = function(*args, **kwargs) return result + n return new_function return decorator ``` - `add` 함수는 `decorator`함수를 리턴하는 고위 함수 - `decorator`함수는 `function` 함수를 인자로 받아 `new_function` 함수를 리턴하는 고위 함수 ⇒ `add` 함수는 `decorator`라는 고위함수를 리턴하는 고위함수 → 인자 n을 받아 고위 함수를 동적으로 생성 ```javascript @add(10) def plus(a, b): return a + b result = plus(10, 20) print(f'result: {result}') # result: 40 ``` - `add()` 호 안의 수를 바꾸어 넣으면 plust 함수가 변경될 수 있다 **클래스형 데코레이터** ```javascript class Debug: def __init__(self, function): self.function = function def __call__(self, *args, **kwargs): print(f'{self.function.__name__} 함수 시작') self.function() print(f'{self.function.__name__} 함수 끝') ``` - `debug` 데코레이터를 클래스 형식으로 작성한 경우 ```javascript @Debug def f1(): print('안녕하세요') @Debug def f2(): print('hello') f1() f2() ``` ```javascript f1 함수 시작 안녕하세요 f1 함수 끝 f2 함수 시작 hello f2 함수 끝 ``` **데코레이터의 활용** - 다양한 상황에서 유용하게 사용 가능 - 함수의 실행 시간 측정 → 로깅을 수행하는 경우 사용자의 접근 권한 확인 For the site tree, see the [root Markdown](https://slashpage.com/yerim-devnote.md).