함수 언어 : 3대 함수 언어 전문가가 말하는 정체와 역할

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일각에서는 그 정체에 관해 의문점을 제기하고 있지만 함수 프로그래밍은 개발자 사이에서 점차 인기를 얻고 있다. 그리고 3대 인기 함수 언어인 클로저(Clojure), F#, 스칼라(Scala)는 언제든지 활용할 수 있다.

함수 프로그래밍은 일부 개발자들에게 특히 매력적이다. 스칼라의 창시자 마틴 오더스카이는 “해당 부문의 프로그래머들은 코드가 더 명확하고 구조화되며 여러 오류 클래스를 방지하기 때문에 함수 프로그래밍을 좋아한다”라고 설명했다. 하지만 일각에서는 함수 프로그래밍으로 인해 덜 효율적인 소프트웨어가 만들어진다고 말한다.

또한 함수 프로그래밍을 위해서는 프로그래밍에 관해 새로운 방식으로 생각해야 한다. 마이크로소프트 닷넷 프로그램 관리자 겸 F#의 대변인 데이비드 스티븐스는 추상화가 문제가 될 수 있다며, “코드를 더욱 추상화하고 비트를 조작하는 수준에서 벗어나 명시적으로 루프를 통과하게 되면 이런 추상화를 이해하는데 더 긴 시간이 소요될 수 있다”고 밝혔다.

과연 함수 언어란 무엇인가?
가장 기본적인 함수 언어의 핵심은 계산을 수학적 함수로 처리하는 것이다. 처음부터 함수로 홍보된 언어 외에 자바와 C# 등은 람다(Lambda)식 지원을 추가하여 더욱 함수에 가깝게 되었다.

하지만 함수 프로그래밍의 정확한 정의를 내리기가 어려울 수 있다. 클로저펀(Clojurefun) 블로그는 함수 프로그래밍을 고차 함수 또는 람다를 지원하는 언어를 통해 함수 스타일을 가능하게 하는 것으로 정의하는 등 많은 정의가 정확하지 않다고 지적하며, 올바른 정의는 함수와 불변의 데이터를 강조하는 언어라고 강조했다.

하지만 클로저 블로그가 선호하는 정의가 반드시 올바른 것은 아니라고 말하는 사람들도 있다. 스칼라의 오더스카이는 “클로저의 블로그이기 때문에 클로저에 가장 적합한 것을 선택하는 것이 당연하다”며, “비슷하게 해석하긴 하지만 같지는 않다”고 덧붙였다.

오더스카이는 함수가 입력을 출력에 매칭하는 코드의 일부일 뿐 그 이상의 다른 효과는 없다고 말한다. 또 “우리가 여기서 사용하는 것은 함수의 수학적인 정의이다. 때로는 이런 함수를 C의 함수와 구분하기 위해 ‘순수’하다고 말한다”며, 함수 언어는 순수한 함수를 이용한 프로그래밍에 집중하며 이를 쉽고 강력하게 만든다고 덧붙였다. 오더스카이는 타입세이프(Typesafe) JVM 애플리케이션 개발 플랫폼 공급업체인 타입세이프의 설립자이기도 하다.

함수 프로그래밍을 다른 패러다임과 조합할 수도 있다. 오더스카이는 “예를 들어, 함수는 객체 지향과 매우 잘 어울린다. 그런 점에서 스칼라는 함수 언어이다. 람다만 있다고 해서 함수 언어가 되는 것은 아니라 생각한다. 필요하긴 하지만 충분하지는 않다”고 강조했다.

클로저 개발자이며 시스템 개발사 코그니텍트(Cognitect)의 CTO 리치 히키는 클로저 블로그의 주된 견해에 동의한다. 히키는 “해당 기사는 1차 또는 고차 함수가 함수 프로그래밍의 핵심이 아니라고 정확하게 지적하고 있다. 함수 프로그래밍의 핵심은 프로그래밍을 수학에 가깝게 만드는 것이다”라고 설명했다. 즉, 함수 프로그래밍의 정의 스펙트럼은 여전히 존재한다는 것이다.

마이크로소프트의 스티븐스는 함수 기능이 언어의 수준을 넘어 확장되는 것으로 보고 있다. 스티븐스는 “세계에서 가장 인기 있는 함수 프로그래밍 언어는 엑셀이다”라고 말했다. 단순한 엑셀 워크시트는 A1 X2 등의 다양한 값이 있는 행이 있는데, 스티븐스는 “이것은 A1의 순수한 함수이며 A1은 바뀌지 않기 대문에 기존의 데이터에서 값을 계산한다”고 설명했다.

마이크로소프트의 Linq(Language-Integrated Query) 기술 또한 함수 프로그래밍에 대비하고 있다. 스티븐스는 “현재 거의 모든 프로그래밍 언어는 함수 언어의 기능을 도입하고 있다”고 밝혔다.

스티븐스는 함수 프로그래밍에 있어서 불변 데이터가 필수적이라고 말한다. 프로그램이 데이터에서 복수의 쓰레드(Thread)로 동시에 동작하는 동시 실행 또한 불변 데이터의 이점을 이용하고 있다. 스티븐스는. “우리는 F#이 다른 언어의 유산에서 유래되었기 때문에 함수 중심적인 언어라고 부른다. 또한 객체 지향 프로그래밍을 지원하고 C# 및 비주얼 베이직으로 동작한다”고 설명했다.

클로저의 히키는 요즈음 더 큰 문제를 해결해야 하는 압박에 대응하기 위해 개발자들이 함수 언어를 받아들이고 있다고 본다. 히키는 “이를 위해서는 반드시 프로그램의 부수적인 복잡성을 낮추어야 한다. 현재 만연한 스테이트(State)와 부작용이 프로그램의 복잡성과 버그의 주된 원인이라는 인식이 널러 퍼져 있다”며, “비함수 언어로 작성된 프로그램에서 스테이트의 양을 줄일 수 있지만 함수 프로그래밍이 자연스럽고 기본적인 언어로 하는 것이 훨씬 쉽고 빠르다”고 강조했다.

3대 함수 언어의 미래
개발된 지 13년 된 스칼라는 데이터 공학 부문의 주요 언어로 평가되고 있다. JVM에서 지원되며 약 40~50만 명의 사용자를 보유하고 있다. 단기적으로 자바 8에 최적화할 계획이며, 최신 표준 자바 업그레이드의 바이트코드(Bytecode) 설명을 통해 스칼라가 더욱 효율적인 코드를 생성할 수 있도록 할 계획이다.

장기적으로 스칼라는 정리형 시스템, 더욱 안전한 매크로(Macro), 추가 플랫폼 지원을 갖추게 됨과 동시에 LLVM 컴파일러 백엔드를 고려할 것이다. 더 나아가 스칼라를 자바스크립트로 컴파일하기 위해 Scala.js의 사용성을 개선할 계획이다.

개발된 지 9년 된 클로저 또한 JVM에 기초하고 있으며 금융, 소매, 소프트웨어, 엔터테인먼트 부문에서 사용되었다. 히키는 “거래 처리와 분석, 빅 데이터, 네트워크 운용, 예측 분석, 검색, 보안, 소비자 서비스 등 다양한 적용 영역에 적용되었다”고 설명했다.

개발된 지 11년 된 F#은 돈 심이 설립한 마이크로소프트 리서치에서 탄생했으며, F# 재단이 관리하고 있다. F#은 광범위한 애플리케이션에 사용되고 있으며 리눅스, OS X, 안드로이드, iOS, 윈도우, 브라우저 등에서 구동한다. 스티븐스는 “우리는 현재 닷넷 프레임워크의 오픈소스 크로스 플랫폼 모듈식 버전인 닷넷 코어(.Net Core)로 넘기기 위해 노력 중이다”라고 밝혔다. 또 문자열 작성을 더욱 용이하게 하는 문자열 보간을 구상 중이다.  editor@itworld.co.kr