[Python] 함수

(출처 : 04-1 함수 - 점프 투 파이썬 (wikidocs.net)를 보고 혼자 공부하며, 쓴 글입니다.)

 

1. 함수란 무엇인가?

함수를 설명하기 위해 믹서기를 생각해보자. 우리는 믹서에 과일을 넣는다. 그리고 믹서를 사용해 과일을 갈아 주스를 만든다. 우리가 믹서에 넣는 과일이 "입력", 과일주스는 "출력"이다.

 

우리가 배우려는 함수가 바로 믹서와 비슷하다. 입력값을 가지고 어떤 일을 수행한 다음 그 겨로가물을 내어놓는 것, 이것이 바로 함수이다. 우리는 어려서부터 함수에 대해 공부했지만 함수를 깊게 생각해본 적은 별로 없다. 예를 들어 y=2x+3도 함수이다. 하지만 이를 수학 시간에 배운 직선 그래프로만 알고 있지 x에 어떤 값을 넣었을 때 어떤 변화에 의해서 y값이 나오는지 그 과정에 대해서는 별로 관심을 두지 않았을 것이다. 

 

이제 우리는 함수에 대해 더 생각해보아야한다. "프로그래밍은 함수로 시작해서 함수로 끝난다"는 말이 있다.

자, 이제 파이썬 함수의 세계로 들어가보자.

 

2. 함수를 사용하는 이유는 무엇일까?

프로그래밍을 하다보면 똑같은 내용을 반복해서 작성하고 있는 자신을 발견할 때가 종종 있다. 이 때가 함수가 필요한 때이다. 즉, 반복되는 부분이 있을 경우 반복적으로 사용되는 가치있는 부분을 한 뭉치로 묶어서 "어떤 입력값을 주었을 때, 어떤 결괏값을 돌려준다"라는 식의 함수로 작성하는 것이 현명하다. 

 

함수를 사용하는 또 다른 이유는 자신이 만든 프로그램을 함수화하면 프로그램 흐름을 일목요연하게 볼 수 있기 때문이다. 이렇게 되면 프로그램 흐름도 잘 파악할 수 있고 오류가 어디에서 나는지도 바로 알아차릴 수 있다. 함수를 잘 사용하는 프로그래머가 진정 능력있는 프로그래머이다.

 

3. 파이썬 함수의 구조

파이썬의 함수 구조는 다음과 같다.

def 함수명(매개변수):
    수행할 문장1
    수행할 문장2
    ...

def는 함수를 만들 때 사용하는 예약어이며, definition(정의)의 줄임말이다. 함수 이름은 함수를 만드는 사람이 임의로 만들 수 있다. 함수 이름 뒤 괄호 안의 매개변수는 이 함수에 입력으로 전달되는 값을 받는 변수이다. 이렇게 함수를 정의한 다음, if, while, for문 등과 마찬가지로 함수에서 수행할 문장을 입력한다.

 

다음 예를 보자.

def add(a,b):
    return a+b

위 함수는 다음과 같이 풀이된다.

이 함수의 이름은 add이고, 입력으로 a,b 2개의 값을 받으며 결괏값은 a+b이다.

여기서 return은 함수의 결괏값을 돌려주는 명령어이다. 

 

이제 add 함수를 사용해보자.

a = 3
b = 4
c=add(a, b)
print(c)


7

4. 매개변수와 인수

매개변수(parameter)와 인수(arguments)는 혼용해서 사용되는 헷갈리는 용어이므로 잘 기억해두자. 매개변수는 함수에 입력으로 전달된 값을 받는 변수를 의미하고, 인수는 함수를 호출할 때 전달하는 입력값을 의미한다.

def add(a, b): #a, b는 매개변수
    return a+b

print(add(3, 4)) #3, 4는 인수

같은 의미를 가진 여러가지 용어들에 주의하자. 우리는 공부하면서 원서를 보기도 하고, 누군가의 번역본을 보기도 하면서 의미는 같지만 표현이 다른 용어들을 자주 만나게 된다. 한 예로 입력값을 인수, 매개변수 등으로 말하기도 하고 결괏값을 출력값, 반환값, 돌려주는 값 등으로 말하기도 한다. 이렇듯 많은 용어가 여러가지 다른 말로 표현되지만 의미는 동일한 경우가 많다. 따라서 이런 용어를 잘 기억해두자.

5. 입력값과 결괏값에 따른 함수 형태

입력값 -> 함수 -> 결괏값

함수의 형태는 입력값과 결괏값의 존재 유무에 따라 4가지로 나뉜다.

 

5-1. 일반적인 함수

입력값이 있고, 결괏값이 있는 함수가 일반적인 함수이다. 앞으로 여러분이 프로그래밍을 할 때 만드는 대부분 함수는 아래와 같다.

def 함수이름(매개변수):
    수행할 문장1
    수행할 문장2
    ...
    return 결괏값

다음은 이러한 함수의 예이다.

def add(a, b):
    result= a + b
    return result

print(add(3,4))

7

5-2. 입력값이 없는 함수

입력값이 없는 함수가 존재할까? 당연히 존재한다. 다음을 보자.

def say():
    return "Hi"

print(say())

Hi

say()함수는 입력값 없이 리턴값만 존재하는 함수이다.

 

5-3. 결괏값이 없는 함수

결괏값이 없는 함수 역시 존재한다. 다음 예를 보자.

def add(a, b):
    print("%d, %d의 합은 %d입니다." %(a, b, a+b))

add(3,4)

7

5-4. 입력값도 결괏값도 없는 함수

def say():
    print("Hi")

say()

Hi

6. 매개변수 지정하여 호출하기

함수를 호출할 때 매개변수를 지정할 수 있다. 다음 예를 보자

def add(a, b):
    return a+b
    
result=add(a=3, b=7)
print(result)

10

이렇게 사용하면 다음과같이 순서에 상관없이 사용할 수 있다는 장점이 있다.

def add(a, b):
    return a+b
    
result=add(b=7, a=3)
print(result)

10

7. 입력값이 몇 개인지 모를 때는 어떻게 해야할까?

입력값이 몇 개인지 모르는 함수를 작성할 때는 어떻게 해야할까? 파이썬은 이를 위해 "*매개변수"를 제공한다. 다음을 보자.

def 함수이름(*매개변수):
    수행할 문장1
    수행알 문장2
    ...
    return

일반적 형태에서 매개변수 부분이 *매개변수로 바뀐 것을 볼 수 있다.

 

이를 통해 여러개의 입력을 받는 함수를 만들어 보자.  예를 들어 add_many(1, 2)이면 3, add_many(1, 2, 3)이면 6을 돌려주는 함수 말이다.

def add_many(*args):
    result = 0
    for num in args:
    	result=result+num
    return result
print(add_many(1,2))
print(add_many(1,2,3,4))


3
10

위에서 만든 add_many 함수는 입력값이 몇 개이든 상관없다. *args처럼 매개변수 이름 앞에 *를 붙이면 입력값을 전부 모아서 튜플로 만들어 주기 때문이다. 즉, add_many(1, 2, 3)에서 args=(1, 2, 3)이 되는 것이다. 여기서 *args는 임이로 정한 변수 이름이다. 아무 이름이나 써도 상관은 없다.

 

키워드 파라미터 kwargs
이번에는 키워드 파라미터에 대해 알아보자. 키워드 파라미터를 사용할 때는 매개변수 앞에 별 두개(**)를 붙인다. 이것도 예제로 알아보자.

def print_kwargs(**kwargs):
    print(kwargs)

print_kwargs(a=1)
print_kwargs(name='seo', age=24)


{'a': 1}
{'name': 'seo', 'age': 24}​

 

입력값 a=1, name='seo', age=24가 모두 딕셔너리로 만들어져 출력된 것을 볼 수 있다. 즉, kwargs처럼 매개변수 이름 앞에 **을 붙이면 매개변수 kwargs는 딕셔너리가 되고 모든 key=value 형태의 값이 그 딕셔너리에 저장된다.

8. 함수의 결괏값은 언제나 하나이다.

먼저 다음 함수를 만들어 보자.

def add_and_mul(a,b)
    return a+b, a*b

result = add_and_mul(3, 4)

다음과 같이 add_and_mul 함수를 호출하면 어떻게 될까?

 

결괏값은 a+b,, a*b 이렇게 2개인데 결괏값을 받아들이는 변수는 result 하나만 쓰였으니 오류가 발생하지 않을까? 당연한 의문이다. 하지만 오류는 발생하지 않는다. 그 이유는 함수의 결괏값은 2개가 아니라 언제나 1개라는 데 있다. add_and_mul 함수이ㅡ 결괏값 a+b와 a*b는 튜플값 하나인 (a+b, a*b)로 돌려준다.

 

따라서 result 변수는 다음과 같은 값을 갖게 된다.

 

result = (7, 12)

즉 결괏값으로 (7, 12)라는 튜플 값을 갖게 되는 것이다. 

 

만약 이 하나의 튜플 값을 2개의 결괏값으로 받고 싶다면 다음과 같이 함수를 호출하면 된다.

result1, result2 = add_and_mul(3, 4)

이렇게 호출하면 result1에 7, result2에 12가 저장된다.

def add_and_mul(a, b):
    return a+b
    return a*b

result=add_and_mul(3, 4)

이렇게 실행하면 result엔 무슨 값이 저장될까 a+b의 값인 7일까, a*b의 값인 12일까? 정답은 전자이다. 그 이유는 앞서 말했듯이 return문을 만나면 값을 반환함과 동시에 함수를 빠져나가기 때문이다. 즉, 위 코드는 아래 코드와 "전적으로" 같다.

def add_and_mul(a, b):
    return a+b
    #return a*b, 의미없는 코드

result=add_and_mul(3, 4)

그리고 return문은 반환값없이 return 자체로만 사용됨으로써 함수를 빠져나가는 마치 while, for문에서 break문과 비슷한 기능을 수행할 수 있다.

 

9. 매개변수에 초깃값 미리 설정하기

이번엔 조금 다른 형태로 함수에 인수를 전달하는 방법에 대해 알아보자. 매개변수에 초깃값을 미리 설정해주는 경우이다.

def say_myself(name, old, man=True):
    print("나의 이름은 %s입니다" %name)
    print("나이는 %d살입니다." %old)
    if man:
        print("남자입니다")
    else:
        print("여자입니다")

say_myself("서원렬",24)
say_myself("서원렬",24,True)


나의 이름은 서원렬입니다
나이는 24살입니다.
남자입니다
나의 이름은 서원렬입니다
나이는 24살입니다.
남자입니다

위 함수를 보면 매개변수가 name, old, man=True 이렇게 3개다. 그런데 낯선 것이 있다. man=True처럼 매개변수에 미리 값을 넣어준 것이다. 이것이 바로 함수의 매개변수 초깃값을 설정하는 경우이다. 함수의 매개변수에 들어갈 값이 항상 변하는 것이 아닐 경우 이렇게 함수의 초깃값을 미리 설정해두면 유용하다.

 

입력값으로 "서원렬", 24처럼 2개를 주면 name과 old에 차례로 들어가고, man이라는 변수엔 입력값을 주진 않았지만 초깃값 True를 갖게 된다. 따라서 위와 같이 두 번의 함수 사용에서 같은 결과를 출력하게 되는 것이다.

 

이제 초깃값 부분을 False로 바꿔보자.

def say_myself(name, old, man=True):
    print("나의 이름은 %s입니다" %name)
    print("나이는 %d살입니다." %old)
    if man:
        print("남자입니다")
    else:
        print("여자입니다")

say_myself("박혜리",23,False)


나의 이름은 박혜리입니다
나이는 23살입니다.
여자입니다

man 변수에 False 값이 대입되며 다음과 같은 결과가 출력된다.

 

함수의 매개변수에 초깃값을 설정할 때 주의할 것이 하나 있다. 만약 위에서 본 say_myself 함수를 다음과 같이 만들면 어떻게 될까?

def say_myself(name, man=True, old): 
    print("나의 이름은 %s 입니다." % name) 
    print("나이는 %d살입니다." % old) 
    if man: 
        print("남자입니다.") 
    else: 
        print("여자입니다.")

이전 함수에서 바뀐 부분은 초깃값을 설정한 매개변수의 위치이다. 이 함수는 오류가 발생한다. 얼핏 생각하면 다음과 같이 사용하면 작동할 것 같다.

say_myself("서원렬", 24)

이러면 name에 "서원렬", old에 24가 자동으로 들어가지 않을까하지만 python이 그렇게 똑똑하진 않다. 이 경우 파이썬 인터프리터는 27을 man과 old 변수 중 어느 곳에 대입해야할 지 알 수 없게 된다. (name, old, man=True)는 되지만, (name, man=True, old)는 안 된다는 것이다. 초기화시키고 싶은 매개 변수를 항상 뒤쪽에 놓는 것을 잊지 말자.

 

10. 함수 안에서 선언한 변수의 효력

함수 안에서 사용할 변수의 이름을 함수 밖에서도 동일하게 사용한다면 어떻게 될까?

 

다음 예를 보자.

a=1
def vartest(a):
    a=a+1

vartest(a)
print(a)

몇이 출력될 것 같은가?

 

vartest에서 a=a+1을 수행해주었으니 2가 출력될 것 같지 않은가? 하지만 소스코드를 작성해서 실행해보면 1이 나온다. 직접 해보라. 그 이유는 바로 함수 안에서 새로 만든 매개변수는 함수 안에서만 사용하는 "함수만의 변수"이기 때문이다. 즉 def vartest(a)에서 입력값을 전달받는 매개변수 a는 함수 안에서만 사용하는 변수이지 함수 밖의 변수 a가 아니라는 뜻이다.

 

따라서 vartest 함수는 다음처럼 변수 이름을 hi로 한 vartest 함수와 완전 동일하다.

def vartest(hi):
    hi = hi + 1

즉, 함수 안에서 사용하는 매개변수는 함수 밖 변수 이름과는 전혀 상관이 없다는 뜻이다.

 

다음 예를 보면 분명히 이해할 수 있을 것이다.

def vartest(a):
    a=a+1

vartest(3)
print(a)

위 프로그램을 실행하면 어떻게 될까? 오류가 발생할 것이라고 생각한 사람은 모든 것을 이해한 사람이다. vartest(3)을 수행하면 "vartest안의 a"는 4가 되지만 함수를 호출하고 난 뒤 print(a) 문장에서 오류가 발생한다. 그 이유는 print(a)에서 입력받아야할 a 변수를 어디에서도 찾을 수가 없기 때문이다. 다시 말하지만 함수 안에서 선언한 매개변수는 함수 안에서만 사용될 뿐, 함수 밖에서는 사용되지 않는다. 이것을 이해하는 것이 매우 important하다.

 

11. 함수 안에서 함수 밖의 변수를 변경하는 방법

그렇다면 vartest라는 함수를 사용해서 함수 밖의 변수 a를 1만큼 증가시킬 수 있는 방법은 없을까? 이 질문에는 2가지 해결 방법이 있다.

11-1. return문 사용하기

a=1
def vartest(a):
    a=a+1
    return a

a=vartest(a)
print(a)

2

첫번째 방법은 return을 사용하는 방법이다. vartest 함수는 입력으로 들어온 값에 1을 더한 값을 돌려준다. 따라서 a = vartest(a)라고 대입하면 a가 vartest 함수의 결괏값으로 바뀐다. 물론 여기서도 함수 밖 a와 함수 안 a은 완전히 다른 것이다.

 

11-2 global 명령어 사용하기

a=1
def vartest():
    global a
    a=a+1

vartest()
print(a)

두번째 방법은 global 명령어를 사용하는 방법이다. 위 예에서 볼 수 있듯이 vartest 함수 안의 global a 문장은 함수 안에서 함수 밖의 a 변수를 직접 사용하겠다는 뜻이다. 하지만 프로그래밍에서 global 명령어는 웬만하면 사용하지 않는 것이좋다. 왜냐하면 함수는 독립적으로 존재하는 것이 좋기 때문이다. 그러니 가급적 2번째 방법을 피하고 첫번째 방법을 사용하도록 하자.

 

12. lambda식

lambda는 함수를 생성할 때 사용하는 예약어로 def와 동일한 역할을 한다. 보통 한 줄로 함수를 만들 때 사용한다. 우리말로는 "람다"라고 읽고 def를 사용하기엔 너무 짧거나, def를 사용할 수 없는 곳에 주로 쓰인다.

 

사용법은 다음과 같다.

lambda 매개변수1, 매개변수2, ... : 매개변수를 이용한 표현식

add=lambda a, b: a+b
result= add(3,4)
print(result)

7

위 lambda식은 앞서 우리가 작성한 def를 이용한 아래식과 전적으로 같다.

def add(a, b):
    return a+b

result = add(3, 4)
print(result)

7

 

오늘은 여기까지. 수고하셨습니다~