함수(function)
- 함수란 무엇인가?
- 함수를 사용하는 이유는 무엇일까?
- 파이썬의 함수 구조
- 매개변수와 인수
- 입력값과 리턴값에 따른 함수의 형태
- 매개변수를 지정하여 호출하기
- 입력값이 몇 개가 될지 모를 때는 어떻게 해야 할까?
- 함수의 리턴값은 언제나 하나이다.
- 매개변수에 초깃값 미리 설정하기
- 함수 안에서 선언한 변수의 효력 범위
- 함수 안에서 함수 밖의 변수를 변경하는 방법
- lambda 예약어
함수란 무엇인가?
함수를 설명하기 전에 믹서를 생각해 본다. 우리는 믹서에 과일을 넣는다. 그리고 믹서를 사용해서 과일을 갈아 주스를 만든다. 우리가 믹서에 넣는 과일은은 ‘입력’, 과일 주스는 ‘출력(결괏값)’이 된다.
그렇다면 믹서는 무엇일까?
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믹서는 과일을 입력받아 주스를 출력하는 함수와 같다.
우리가 배우려눈 함수가 바로 믹서와 비슷하다. 입력값을 가지고 어떤 일을 수행한 후 그 결과물을 냉어 놓는 것이 바로 함수가 하는 일이다. 우리는 어려서부터 함수에 대해 공부했지만, 함수에 관해 깊이 생각해 본 적은 별로 없을 것이다. 예를 들어 y = 2x + 3도 함수이다. 하지만 이를 수학 시간에 배운 직선 그래프로만 알고 있을 뿐, 입력값(x)에 따라 출력값(y)이 변하는 함수라는 사실에 대해서는 관심을 두지 않았을 것이다.
함수를 사용하는 이유는 무엇일까?
프로그래밍을 하다 보면 똑같은 내용를 반복해서 작성하고 있는 자신을 발견할 때가 종종 있다. 이때가 바로 함수가 필요한 때이다. 즉, 반복되는 부분이 있을 경우, ‘반복적으로 사용도는 가치 있는 부분’을 한 뭉치로 묶어 ‘어떤 입력값을 주었을 때 어떤 결괏값을 리턴해 준다’라는 식의 함수로 작성하는 것이다.
함수를 사용하는 또 다른 이유는 자신이 작성한 프로그램을 기능 단위의 함수로 분리해 놓으면 프로그램 흐름을 일목요연하게 볼 수 있기 때문이다. 마치 공장에서 원재료가 여러 공정을 거쳐 하나의 완제품이 되는 것처럼 프로그램에서도 입력한 값이 여러 함수를 거치면서 원하는 결괏값을 내는 것을 볼 수 있다. 이렇게 되면 프로그램 흐름도 잘 파악할 수 있고 오류가 어디에서 나는지도 쉽게 알아차릴 수 있다.
파이썬의 함수 구조
파이썬의 함수 구조는 다음과 같다.
def 함수_이름(매개변수):
수행할_문장1
수행할_문장2
...
def는 함수를 만들 때 사용하는 예약어이며, 함수 이름은 함수를 만드는 사람이 임의로 만들 수 있다. 함수 일므 뒤 괄호 안의 매개변수는 이 함수에 입력으로 전달되는 값을 받는 변수이다. 이렇게 함수를 정의한 후 if, while, for 문 등과 마찬가지로 함수에서 수행할 문장을 입력한다.
def add(a, b):
return a + b
위 함수는 다음과 같이 풀이된다.
이 함수의 이름은 add이고 입력으로 2개의 값을 받으며 리턴값(출력값)은 2개의 입력값을 더한 값이다.
여기에서 return은 함수의 결괏값(리턴값)을 리턴하는 명령어이다.
>> def add(a, b):
... return a + b
...
>>>
이제 add 함수를 사용해 본다.
>>> a = 3
>>> b = 4
>>> c = add(a, b) # add(3, 4)의 리턴값을 c에 대입
>>> print(c)
7
변수 a에 3, b에 4를 대입한 후 앞에서 만든 add 함수에 a와 b를 입력값으로 넣어 준다. 그리고 변수 c에 add 함수의 리턴값을 대입하면 print(c) 로 c의 값을 확인할 수 있다.
매개변수와 인수
매개변수(parameter)와 인수(arguments)는 혼용해서 사용하는 용어이므로 잘 기억해야 한다. 매개변수는 함수에 입력값으로 전달된 값을 받는 변수, 인수는 함수를 호출 할 때 전달하는 입력값을 의미한다.
def add(a, b): # a, b는 매개변수
return a + b
print(add(3, 4)) # 3, 4는 인수
입력값과 리턴값에 따른 함수의 형태
함수는 들어온 입력값을 받은 후 어떤 처리를 하여 적절한 값을 리턴해 준다.
| ![[99.Atteachment/image 1 7.png | image 1 7.png]] |
함수의 형태는 입력값과 리턴값의 존재 유무에 따라 4가지 유형으로 나뉜다.
일반적인 함수
입력값이 있고 리턴값이 있는 함수가 일반적인 함수이다.
def 함수_이름(매개변수):
수행할_문장
...
return 리턴값
다음은 일반적인 함수의 전형적인 예이다.
def add(a, b):
result = a + b
return result
add 함수는 2개의 입력값을 받아 서로 더한 결괏값을 리턴한다.
이 함수를 사용하는 방법은 다음과 같다.
>>> a = add(3, 4)
>>> print(a)
7
이처럼 입력값과 리턴값이 있는 함수의 사용법을 정리하면 다음과 같다.
리턴값을_받을_변수 = 함수_이름(입력_인수1, 입력_인수2, ...)
입력값이 없는 함수
입력값이 없는 함수도 존재한다.
>>> def say():
... return 'Hi'
...
say 라는 이름의 함수를 만들었다. 그런데 매개변수 부분을 나타내는 함수 이름 뒤의 괄호 안이 비어 있다.
이 함수를 사용하는 방법에 대해 다음을 입력해 본다.
>>> a = say()
>>> print(a)
Hi
위 함수를 쓰기 위해서는 say() 처럼 괄호 안에 아무런 값도 넣지 않아야 한다. 이 함수는 입력값은 없지만, 리턴값으로 “Hi”라는 문자열을 리턴한다. 즉, a = say()처럼 작성하면 a에 “Hi”라는 문자열이 대입되는 것이다.
이처럼 입력값이 없고 리턴값만 있는 함수는 다음과 같이 사용한다.
리턴값을_받을_변수 = 함수_이름()
리턴값이 없는 함수
리턴값이 없는 함수 역시 존재한다.
>>> def add(a, b):
... print('%d, %d의 합은 %d입니다.' % (a, b, a+b))
리턴값이 없는 함수는 호출해도 리턴되는 값이 없기 때문에 다음과 같이 사용한다.
>>> add(3, 4)
3, 4의 합은 7입니다.
즉, 리턴값이 없는 함수는 다음과 같이 사용한다.
함수_이름(입력_인수1, 입력_인수2, ...)
print문은 함수의 구성 요소 중 하나인 ‘수행할_문장’에 해당하는 부분일 뿐이다. 리턴값은 당연히 없다. 리턴값은 오직 return 명령어로만 돌려받을 수 있다.
리턴받을 값을 a 변수에 대입하고 a 값을 출력해 보면 리턴값이 있는지, 없는지 알 수 있다.
>>> a = add(3, 4)
3, 4의 합은 7입니다.
>>> print(a)
None
a 값으로 None이 출력되었다. None이란 ‘거짓을 나타내는 자료형’이다. add 함수처럼 리턴값이 없을 때 a = add(3, 4)처럼 쓰면 함수 add는 리턴값으로 a 변수에 None을 리턴한다.
None을 리턴한다는 것은 리턴값이 없다는 것이다.
입력값도, 리턴값도 없는 함수
입력값도, 리턴값도 없는 함수 역시 존재한다.
>>> def say():
... print('Hi')
입력 인수를 받는 매개변수도 없고 return 문도 없으니 입력값도, 리턴값도 없는 함수이다.
이 함수를 사용하는 방법은 단 1가지이다.
>>> say()
Hi
즉, 입력값도, 리턴값도 없는 함수는 다음과 같이 사용한다.
함수_이름()
매개변수를 지정하여 호출하기
함수를 호출할 때 매개변수를 지정할 수도 있다.
>>> def sub(a, b):
... return a - b
2개의 숫자를 입력받은 후에 첫 번째 수에서 두 번째 수를 뺄셈하여 리턴하는 sub 함수이다. 이 함수는 다음과 같이 매개변수를 지정하여 사용할 수 있다.
>>> result = sub(a=7, b=3) # a에 7, b에 3을 전달
>>> print(result)
4
매개변수를 지정하면 다음과 같이 순서에 상관없이 사용할 수 있다는 장점이 있다.
>>> result = sub(b=5, a=3) # b에 5, a에 3을 전달
>>> print(result)
-2
입력값이 몇 개가 될지 모를 때는 어떻게 해야 할까?
입력값이 여러 개일 때 그 입력값을 모두 더해 주는 함수를 생각해 본다. 하지만 몇 개가 입력될지 모를 때는 어떻게 해야 할까? 파이썬은 이런 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 방법을 제공한다.
def 함수_이름(*매개변수):
수행할_문장
...
일반적으로 볼 수 잇는 함수 형태에서 괄호 안의 매개변수 부분이 *매개변수로 바뀌었다.
여러 개의 입력값을 받는 함수 만들기
다음 예를 통해 여러 개의 입력값을 모두 더하는 함수를 직접 만들어 본다. 예를 들어 add_many(1, 2)이면, 3, add_many(1, 2, 3)이면 6, add_many(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)이면 55를 리턴하는 함수를 만들어 본다.
>>> def add_many(*args):
... result = 0
... for i in args:
... result = result + i # *args에 입력받은 모든 값을 더한다.
... return result
위에서 만든 add_many 함수는 입력값이 몇 개이든 상관없다. *args처럼 매개변수 이름 앞에 * 을 붙이면 입력값을 전부 모아 튜플로 만들어 주기 때문이다. 만약 add_many(1, 2, 3)처럼 이 함수를 쓰면 args는 (1, 2, 3)이 되고 add_many(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)처럼 쓰면 args는 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)이 된다. 여기에서 *args는 임의로 정한 변수 이름이다. *pey, *python처럼 아무 이름이나 써도 된다.
args는 인수를 뜻하는 영어 단어 arguments의 약자이며 관례적으로 자주 사용한다.
작성한 add_many함수를 다음과 같이 사용해 본다.
>>> result = add_many(1, 2, 3)
>>> print(result)
6
>>> result = add_many(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
>>> print(result)
55
add_many(1, 2, 3)으로 함수를 호출하면 6을 리턴하고 add_many(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)으로 함수를 호출하면 55를 리턴하는 것을 확인할 수 있다.
여러 개의 입력을 처리할 때 def add_many(*args)처럼 함수의 매개변수로 *args 하나만 사용할 수 있는 것은 아니다.
>>> def add_mul(choice, *args):
... if choice == 'add':
... result = 0
... for i in args:
... result = result + i
... elif choice == 'mul':
... result = 1
... for i in args:
... result = result * i
... return result
add_mul 함수는 여러 개의 입력값을 의미하는 *args 매개변수 앞에 choice 매개변수가 추가되어 있다.
이 함수는 다음과 같이 사용할 수 있다.
>>> result = add_mul('add', 1, 2, 3, 4, 5)
>>> print(result)
15
>>> result = add_mul('mul', 1, 2, 3, 4, 5)
>>> print(result)
120
매개변수 choice에 ‘add’가 입력된 경우 *args에 입력되는 모든 값을 더해서 15를 리턴하고 ‘mul’이 입력된 경우 *args에 입력되는 모든 값을 곱해 120을 리턴한다.
키워드 매개변수, kwargs
키워드 매개변수를 사용할 때는 매개변수 앞에 별 2개(**)를 붙인다.
>>> def print_kwargs(**kwargs):
... print(kwargs)
print_kwargs 는 입력받은 매개변수 kwargs를 출력하는 단순한 함수이다. 이제 이 함수를 다음과 같이 사용해 본다.
>>> print_kwargs(a=1)
{'a': 1}
>>> print_kwargs(name='foo', age=3)
{'name': 'foo', 'age': 3}
함수의 입력값으로 a=1이 사용되면 kwargs는 {'a': 1}이라는 딕셔너리가 되고 입력값으로 name='foo', age=3이 사용되면 kwargs는 {'name': 'foo', 'age': 3}라는 딕셔너리가 된다. 즉, **kwargs처럼 매개변수 이름 앞에 **을 붙이면 매개변수 kwargs는 딕셔너리가 되고 모든 Key=Value 형태의 입력값이 그 딕셔너리에 저장된다는 것을 알 수 있다.
kwargs는 ‘keyword arguments’의 약자이며 args와 마찬가지로 관례적으로 사용한다.
함수의 리턴값은 언제나 하나이다.
먼저 다음 함수를 만들어 본다.
>>> def add_and_mul(a, b):
... return a+b, a*b
add_and_mul은 2개의 입력 인수를 받아 더한 값과 곱한 값을 리턴하는 함수이다.
이 함수를 다음과 같이 호출하면 어떻게 될까?
>>> result = add_and_mul(3, 4)
리턴값은 a+b와 a*b인데, 리턴값을 받아들이는 변수는 result 하나만 쓰였으므로 오류가 발생하지 않을까? 당연한 의문이다. 하지만 오류는 발생하지 않는다. 그 이유는 함수의 리턴값은 2개가 아니라 언제나 1개라는 데 있다. add_and_mul 함수의 리턴값 a+b 와 a*b 는 튜플값 하나인 (a+b, a*b)로 리턴된다.
따라서 result 변수는 다음과 같은 값을 가지게 된다.
result = (7, 12)
즉, 결괏값으로 (7, 12)라는 튜플값을 가지게 되는 것이다.
만약 이 하나의 튜플값을 2개의 값으로 분리하여 받고 싶다면 함수를 다음과 같이 호출하면 된다.
>>> result1, result2 = add_and_mul(3, 4)
이렇게 호출하면 result1, result2 = (7, 12)가 되어 result1은 7, result2는 12가 된다.
매개변수에 초깃값 미리 설정하기
다음은 매개변수에 초깃값을 미리 설정해 주는 경우이다.
def say_myself(name, age, man=True):
print('나의 이름은 %s 입니다.' % name)
print('나이는 %d살입니다.' % age)
if man:
print('남자입니다.')
else:
print('여자입니다.')
위 함수를 보면 매개변수가 name, age, man=True이다. man=True처럼 매개변수에 미리 값을 넣어 줄 수 있다.
say_myself 함수는 다음처럼 2가지 방법으로 사용할 수 있다.
say_myself('박응용', 27)
say_myself('박응용', 27, True)
입력값으로 ('박응용', 27)철머 2개를 주면 name에는 ‘박응용’, age에는 27이 된다. 그리고 man이라는 변수에는 입력값을 주지 않았지만, man은 초깃값 True를 갖게 된다.
따라서 위 예에서 say_myself 함수를 사용한 2가지 방법은 모두 다음처럼 동일한 결과를 출력한다.
나의 이름은 박응용 입니다.
나이는 27살입니다.
남자입니다.
이제 초깃값이 설정된 부분을 False로 바꿔 호출해 본다.
say_myself('박응용', 27, False)
man변수에 False값이 대입되어 다음과 같은 결과가 출력된다.
나의 이름은 박응용 입니다.
나이는 27살입니다.
여자입니다.
함수이ㅡ 매개변수에 초깃값을 설정할 때 주의할 것이 하나 있다. 만약 위에서 살펴본 say_myself 함수를 다음과 같이 만들면 어떻게 될까?
def say_myself(name, man=True, age):
print('나의 이름은 %s 입니다.' % name)
print('나이는 %d살입니다.' % age)
if man:
print('남자입니다.')
else:
print('여자입니다.')
이전 함수와 바꾸니 부분은 초깃값을 설정한 매개변수의 위치이다. 결론을 미리 말하면 이것은 함수를 실행할 때 오류가 발생한다.
얼핏 생각하기에 위 함수를 호출하려면 다음과 같이 하면 될 것 같다.
say_myself('박응용', 27)
위와 같이 함수를 호춣한다면 name 변수에는 ‘박응용’이 들어갈 것이다. 하지만 파이썬 인터프리터는 27을 man 매개변수와 age 매개변수 중 어느 곳에 대입해야 할지 판단하기 어려우므로 이러한 상황에서는 오류가 발생한다.
오류 메시지는 다음과 같다.
SyntaxError: non-default argument follows default argument
위 오류 메시지는 ‘초깃값이 없는 매개변수(age)는 초깃값이 있는 매개변수(man) 뒤에 사용할 수 없다’라는 뜻이다. 즉, 매개변수로 (name, age, man=True)는 되지만, (name, man=True, age)는 안된다는 것이다. 초기화하고 싶은 매개변수는 항상 뒤쪽에 놓아야 한다.
함수 안에서 선언한 변수의 효력 범위
a = 1
def vartest(a):
a = a + 1
vartest(a)
print(a)
먼저 a라는 변수를 생성하고 1을 대입했다. 그리고 입력으로 들어온 값에 1을 더해 주고 결괏값은 리턴하지 않는 vartest 함수를 선언했다. 그리고 vartest 함수에 입력값으로 a 를 주었다. 마지막으로 a의 값을 print(a) 로 출력했다. 과연 어떤 값이 출력될까?
vartest 함수에서 매개변수 a의 값에 1을 더했으므로 2가 출력될 것 같지만. 프로그램 소스를 작성해서 실행해 보면 결괏값은 1이 나온다. 그 이유는 함수 안에서 사용하는 매개변수는 함수 안에서만 사용하는 ‘함수만의 변수’이기 때문이다. 즉, defa vartsets(a)에서 입력값을 전달받는 매개변수 a는 함수 안에서만 사용하는 변수일 뿐, 함수 밖에 변수 a 와는 전혀 상관없다는 뜻이다.
따라서 vartest 함수는 다음처럼 매개변수 이름을 hello로 바꾸어도 이전의 vartest 함수와 완전히 동일하게 동작한다.
def vartest(hello):
hello = hello + 1
즉, 함수 안에서 사용하는 매개변수는 함수 밖의 변수 이름과는 전혀 상관없다는 뜻이다.
다음 예를 보면 더욱 분면하게 이해할 수 있을 것이다.
def vartest(a):
a = a + 1
vartest(3)
print(a)
위 프로그램 소스를 에디터로 작성해서 실행하면 오류가 발생할 것이다. vartest(3)을 수행하면 vartest 함수 안에서는 a 는 4가 되지만, 함수를 호출하고 난 후 print(a) 문장은 오류가 발생하게 된다. 그 이유는 print(a)에서 사용한 a 변수는 어디에도 선언되지 않았기 때문이다. 함수 안에서 선언한 매개변수는 함수 안에서만 사용될 뿐, 함수 밖에서는 사용되지 않는다.
함수 안에서 함수 밖의 변수를 변경하는 방법
1. return 사용하기
a = 1
def vartest(a):
a = a + 1
return a
a = vartest(a)
print(a)
첫 번째 방법은 return을 사용하는 방법이다. vartest 함수는 입력으로 들어온 값에 1을 더한 값을 리턴하도록 변경했다. 따라서 a = vartest(a)라고 작성하면 a 에는 vartest 함수의 리턴값이 대입된다.
여기에서도 물론 vartest 함수 안의 a 매개변수는 함수 밖의 a와는 다른 것이다.
2. global 명령어 사용하기
a = 1
def vartest():
global a
a = a + 1
vartest()
print(a)
두 번째 방법은 global 명령어를 사용하는 방법이다. 위 예에서 볼 수 있듯이 vartest 함수 안의 global a 문장은 함수 안에서 함수 밖의 a 변수를 사용하겠다는 뜻이다. 하지만 프로그래밍을 할 때 global 명령어는 사용하지 않는 것이 좋다. 함수는 독립적으로 존재하는 것이 좋기 때문이다. 외부 변수에 종속적인 함수는 그다지 좋은 함수가 아니다. 따라서 되도록 global 명령어를 사용하는 이 방법은 피하고 첫 번째 방법을 사용하기를 권한다.
lambda 예약어
lambda 는 함수를 생성할 때 사용하는 예약어로, def와 동일한 역할을 한다. 보통 함수를 한 줄로 간결하게 만들 때 사용한다. 우리말로는 ‘람다’라고 읽고 def를 사용해야 할 정도로 복잡하지 않거나 def를 사용할 수 없는 곳에 주로 쓰인다.
사용법은 다음과 같다.
함수_이름 = lambda 매개변수1, 매개변수2, ... : 매개변수를_이용한_표현식
>>> add = lambda a, b: a+b
>>> result = add(3, 4)
>>> print(result)
7
lambda로 만든 함수는 return 명령어가 없어도 표현식의 결괏값을 리턴한다.
add는 2개의 인수를 받아 서로 더한 값을 리턴하는 lambda 함수이다. 위 예제는 def를 사용한 함수와 하는 일이 완전히 동일하다.
