[함수형 프로그래밍][Kotlin] 고차함수 HOF High-order Function, Combinator Pattern

출처

https://softwarepatternslexicon.com/patterns-kotlin/functional/combinator/

Combinator in Kotlin

https://kotlinlang.org/docs/lambdas.html

Higher-order functions and lambdas | Kotlin

ChatGPT

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B3%A0%EC%B0%A8_%ED%95%A8%EC%88%98

고차 함수 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

https://www.linkedin.com/pulse/higher-order-function-amit-nadiger

Higher-order function

https://medium.com/softaai-blogs/kotlin-higher-order-functions-d70a05eff805

Kotlin Higher-Order Functions

 

 

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고차함수 High-order Function HOF

함수를 인자로 받거나, 함수를 결과로 반환하는 함수.

 

고차함수의 장점

1. 재사용성

고차함수는 다양하게 적용할 수 있는 공통 기능을 추상화시켜 재사용성을 촉진한다.

2. 유연성

함수를 다른 함수의 인자로 전달할 수도 있고, 결과로 반환할 수도 있어서 코드 설계에  높은 유연성을 제공한다. 

3. 함수 합성

함수들을 조합해 고차 함수를 만들 수 있다. 함수들을 재사용하고, 복잡한 연산을 쉽게 정의할 수도 있다.

4 향상된 추상화

복잡한 로직을 작은 함수로 나눠 추상화하고, 고차 함수를 사용해 이들을 결합하면 코드의 모듈화와 구성 요소(함수나 모듈)들의 결합이 용이해진다.

 

고차함수의 단점

1. 성능

함수 안에서 다른 함수를 호출하며 생기는 오버헤드가 발생할 수 있다. 그러나 이 오버헤드는 일반적으로 대부분 애플리케이션에서 무시할 수 있는 수준이다.

2. 복잡성 증가

코드를 더 복잡하고 이해하기 어렵게 만들 수 있다. 함수형 프로그래밍 개념이 익숙하지 않은 개발자에게는 더욱 이해하기 어렵다.

3. 디버깅이 어렵다.

고차 함수를 사용하는 코드를 디버깅하는 것은 중첩된 함수 호출과 복잡한 제어 흐름으로 인해 까다로울 수 있다.

 

Combinator Pattern

간단한 함수들을 결합해 복잡한 기능을 만드는 함수형 프로그래밍 디자인 패턴.

Combinator 

인자로 함수를 받아서 새로운 함수를 만드는 함수.

Combinator Pattern의 장점

1. 재사용성

함수를 여러 곳에서 조합해 다양한 결과를 만들 수 있다.

2. 유연성

코드의 동작을 함수 결합으로 동적으로 변경할 수 있다.

예시

1. 코틀린에서 제공하는 fold 함수

fun <T, R> Collection<T>.fold(
    initial: R,
    combine: (acc: R, nextElement: T) -> R
): R {
    var accumulator: R = initial
    for (element: T in this) {
        accumulator = combine(accumulator, element)
    }
    return accumulator
}

 

fold 함수에서, combine 매개변수는 함수 타입 (R, T) -> R을 가지고, R 및 T 타입의 두 인수를 받아 R 유형의 값을 반환하는 함수이다. 이는 Collection의 for 루프 내부에서 호출되고 반환 값은 accumulator에 할당됩니다.

 

2. 다른 예제

fun <T, R, V> ((T) -> R).andThen(next: (R) -> V): (T) -> V = {
    next(this(it))
}

val multiplyBy2: (Int) -> Int = { it * 2 }
val add10: (Int) -> Int = { it + 10 }

val combinedFunction = multiplyBy2.andThen(add10)
println(combinedFunction(5))  // 출력: 20 (5 * 2 + 10)

 

andThen 함수는 두 함수를 조합해 새로운 함수를 반환한다. multiplyBy2 함수와 add10 함수를 결합해, 숫자를 2배로 곱한 후 10을 더하는 함수가 만들어졌다.