[디자인 패턴] 프로그래밍 패러다임

프로그래밍 패러다임이란 프로그래머에게 프로그래밍의 관점을 갖게 해주는 역할을 하는 개발 방법론이다.

예를 들어, 객체 지향 프로그래밍은 프로그래머들이 프로그램을 상호 작용하는 객체들의 집합으로 볼 수 있게 하는 반면에,

함수형 프로그래밍은 상태 값을 지니지 않은 함수 값들의 연속으로 볼 수 있게 한다.

프로그래밍 패러다임은 크게 선언형과 명령형으로 나뉘고, 선언형은 함수형이라는 하위 개념을 가지며, 명령형은 객체 지향형과 절차 지향형으로 나뉜다.

 

선언형과 함수형 프로그래밍

선언형 프로그래밍(declarative programming)은 '무엇을' 풀어내는가에 집중하는 패러다임이다. 예를 들어, 화면에 웹 페이지를 나타내야 할 때, "어떤 방법"으로 페이지를 나타내는지에 집중하는 것이 아니라, 제목, 본문, 이미지 등 "무엇을" 페이지에 나타낼지 집중하는 것이다.

 

함수형 프로그래밍은 선언형 프로그래밍의 일종이다. 

예를 들어보면 다음과 같다.

const list = [1,2,3,4,5,11,12]
const ret = list.reduce((max, num) => num > max? num : max, 0)
console.log(ret) //12

*reduce() 함수는 '배열'만 받아서 누적한 결과값을 반환하는 순수함수이다.

reduce 함수의 사용 방법은 아래 블로그에서 보고 이해했다!

https://velog.io/@teo_ryu/javascript-reduce-%ED%95%A8%EC%88%98%EC%99%80-%EC%8B%B8%EC%9A%B0%EA%B8%B0

[javascript] reduce 함수와 싸우기

우선 max 값에 initial 값으로 0이 들어간다. 그리고 그 후에 list의 요소들이 차례대로 num으로 들어오면서 list의 최대값을 구하는 것이다.

num > max 가 true이면 max에 num이 저장되고, false이면 max가 저장된다.

모든 list 요소를 거치고 나면 최종 결과값이 ret에 저장되고, 12가 출력된다.

 

함수형 프로그래밍은 이러한 '순수 함수'들을 블록처럼 쌓아서 로직을 구현하고 '고차 함수'를 통해 재사용성을 높인 프로그래밍 패러다임이다.

 

여기서 순수 함수, 고차 함수에 대한 개념 정리가 필요하다고 생각했다.

순수 함수

const pure = (a,b) => {
	return a+b
}

출력이 입력에만 의존하는 함수이다. 위 함수에선 매개변수 a, b에만 영향을 받는다. 만약 a, b 말고 다른 전역 변수 c 등이 이 출력에 영향을 주면 순수 함수가 아니다.

 

고차 함수

함수를 매개 변수로 입력을 받거나 리턴 값으로 사용하는 함수. (함수를 어떤 값처럼 사용한다.)

// 함수를 인자로 전달
function sayHello() {
  return "Hello, ";
}
function greeting(helloMessage, name) {
  console.log(helloMessage() + name);
}
// `sayHello`를 `greeting` 함수에 인자로 전달
greeting(sayHello, "JavaScript!");

// 리턴 값으로 함수를 사용
function sayHello() {
   return function() {
      console.log("Hello!");
   }
}

이러한 고차 함수를 사용하기 위해서는 해당 언어가 함수를 일급 객체로 사용한다는 특징을 가져야 한다.

일급 객체로 여겨지기 위해선 다음과 같은 특징을 가져야 한다.

• 함수에 매개변수로 담길 수 있음.
• 함수의 리턴 값으로 사용할 수 있음.
• 변수에 할당되거나 메서드로 사용할 수 있음.

*메서드와 함수의 차이는 함수를 호출하는 객체가 있는 경우 메서드라고 말하며, 함수를 호출하는 객체가 없는 경우 함수라고 말한다.

 

명령형 프로그래밍

객체 지향 프로그래밍

객체 지향 프로그램이란 객체들의 집합으로 프로그램의 상호 작용을 표현하며 데이터를 객체로 취급하여 객체 내부에 선언된 메소드를 활용하는 방식을 말한다. 

예를 들어, 자연수로 이루어진 배열에서 최대값을 찾으라고 한다면 다음과 같이 로직을 구성한다.

const ret = [1,2,3,4,5,11,12]
class List {
	contructor(list){
    	this.list = list
        this.mx = list.reduce((max, num) => num > max ? num : max, 0)
    }
    getMax() {
    	return this.mx
    }
}

const a = new List(ret)
console.log(a.getMax()) //12

변수 a에 클래스 List의 객체를 생성하는데, 이 과정에서 클래스 List의 생성자를 실행하고, 매개변수인 ret의 최대값을 클래스 List의 mx 변수에 저장한다.

그리고 클래스 List의 객체가 저장된 a에서 getMax() 함수를 호출하여 ret의 최대값을 출력한다.

 

객체 지향 프로그래밍의 특징

• 추상화
  • 복잡한 시스템으로부터 각 객체들의 공통적인 개념 또는 기능을 간추리는 것이다.
  • 예를 들어, 자동차와 오토바이는 모두 이동 수단이면서, 전진과 후진이 가능하다는 공통점이 있다.
  • 이러한 경우 '이동 수단'이라는 상위 클래스에 '자동차'와 '오토바이'라는 하위 클래스를 두고, 이동 수단 클래스에 하위 클래스들의 공통적인 기능(전진, 후진)와 속성들을 정의하는 것이다.
• 캡슐화
  • 객체의 속성과 메서드를 하나로 묶고 일부를 외부에 감추어서 은닉하는 것이다.
• 상속성
  • 상위 클래스의 특성을 하위 클래스가 이어받아서 재사용하거나 추가, 확장하는 것을 말한다. 
• 다형성
  • 하나의 메서드나 클래스가 다양한 방법으로 동작하는 것을 말한다. 대표적으로 오버 로딩과 오버 라이딩이 있다. 
  • 오버 로딩
    • 같은 이름을 가진 메서드를 여러 두는 것을 말한다. 메서드의 타입, 매개 변수의 유형과 개수 등으로 여러 개를 둘 수 있다.
    • 예시는 다음과 같다. 

Class Person {
	public void eat(String a) {
    	System.out.println("I eat" + a);
    }
    
    public void eat(String a, String b) {
    	System.out.println("I eat" + a + "and" +b);
    }
}

public class CalculateArea {
	
    public static void main(String[] args) {
    	Person a = new Person();
        a.eat("apple");
        a.eat("tomato", "phodo");
    }
}

/*
I eat apple
I eat tomato and phodo
*/

Person 클래스의 객체 a가 eat 함수를 호출할 때, 매개변수의 개수에 따라 다른 eat 함수가 호출되는 것을 확인할 수 있다.

• 오버라이딩
  • 상위클래스로부터 상속받은 메소드를 하위 클래스가 재정의하는 것을 의미한다.
  • 예시는 다음과 같다.

Class Animal {
	public void bark() {
    	System.out.println("mumu! mumu!");
    }
}

Class Dog extends Animal {
	@override
    public void bark() {
    	System.out.println("wal!! wal!!")
    }
}

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
    	Dog d = new Dog();
        d.bark();
    }
}

/*
wal!! wal!!
*/

Animal 클래스를 상속받은 Dog 클래스에서 상위 클래스의 bark() 함수를 오버라이딩(재정의)하여 메인에서 Dog 클래스의 bark() 함수를 실행했을 때 "wal!! wal!!"이 출력된다.

 

절차형 프로그래밍

절차형 프로그래밍은 로직이 수행되어야 할 연속적인 계산 과정으로 이루어져 있다. 일이 진행되는 방식으로 그저 코드를 구현하기만 하면 되기 때문에 코드의 가독성이 좋으며 실행 속도가 빠르다. 그래서 계산이 많은 작업에 주로 쓰인다. 

하지만, 모듈화하기가 어렵고 유지 보수성이 떨어진다. 

예를 들어 자연수로 이루어진 배열에서 최댓값을 찾으라고 한다면 다음과 같이 로직을 구성한다.

const ret = [1,2,3,4,5,11,12]
let a = 0
for (let i = 0l i < ret.length; i++){
	a = Math.max(ret[i],a);
}
console.log(a) //12

코드가 작성된 순서대로 ret 배열과 a 변수를 선언하고, for 반복문을 이용해서 ret 배열의 최대값을 찾아서 a에 저장하고 출력한다.