로컬 함수(C# 프로그래밍 가이드)
로컬 함수는 다른 멤버에 중첩된 형식의 메서드입니다. 포함하는 멤버에서만 호출할 수 있습니다. 로컬 함수는 다음에서 선언하고 호출할 수 있습니다.
- 메서드, 특히 반복기 메서드 및 비동기 메서드
- 생성자
- 속성 접근자
- 이벤트 접근자
- 무명 메서드
- 람다 식
- 종료자
- 다른 로컬 함수
그러나 식 본문 멤버 내에서는 로컬 함수를 선언할 수 없습니다.
참고 항목
로컬 함수에서도 지원하는 기능을 람다 식으로 구현할 수 있는 경우도 있습니다. 비교를 보려면 로컬 함수 및 람다 식을 참조하세요.
로컬 함수는 코드의 의도를 명확하게 합니다. 코드를 읽는 모든 사용자가 포함하는 메서드를 통해서만 메서드를 호출할 수 있음을 알 수 있습니다. 팀 프로젝트의 경우 로컬 함수를 사용하면 다른 개발자가 실수로 클래스 또는 구조체의 다른 곳에서 직접 메서드를 호출하는 경우를 방지할 수도 있습니다.
로컬 함수 구문
로컬 함수는 포함하는 멤버 내의 중첩 메서드로 정의됩니다. 해당 정의는 다음 구문을 사용합니다.
<modifiers> <return-type> <method-name> <parameter-list>
참고 항목
<parameter-list>에는 상황별 키워드 value(으)로 명명된 매개 변수가 포함되어서는 안 됩니다.
컴파일러는 참조된 외부 변수를 포함하는 임시 변수 "value"를 만듭니다. 이 변수는 나중에 모호성을 유발하고 예기치 못한 동작을 유발할 수도 있습니다.
로컬 함수에 다음 한정자를 사용할 수 있습니다.
해당 메서드 매개 변수를 비롯하여 포함하는 멤버에 정의된 모든 지역 변수는 정적이지 않은 로컬 함수에서 액세스할 수 있습니다.
메서드 정의와 달리 로컬 함수 정의에는 멤버 액세스 한정자를 포함할 수 없습니다. 모든 로컬 함수는 private이므로 private 키워드 등의 액세스 한정자를 포함하면 컴파일러 오류 CS0106,“이 항목의 ‘private’ 한정자가 유효하지 않습니다.”가 생성됩니다.
다음 예제에서는 GetText 메서드에 대해 private인 로컬 함수 AppendPathSeparator를 정의합니다.
private static string GetText(string path, string filename)
{
var reader = File.OpenText($"{AppendPathSeparator(path)}{filename}");
var text = reader.ReadToEnd();
return text;
string AppendPathSeparator(string filepath)
{
return filepath.EndsWith(@"\") ? filepath : filepath + @"\";
}
}
다음 예와 같이 로컬 함수, 해당 매개 변수 및 형식 매개 변수에 특성을 적용할 수 있습니다.
#nullable enable
private static void Process(string?[] lines, string mark)
{
foreach (var line in lines)
{
if (IsValid(line))
{
// Processing logic...
}
}
bool IsValid([NotNullWhen(true)] string? line)
{
return !string.IsNullOrEmpty(line) && line.Length >= mark.Length;
}
}
이전 예제에서는 특수 특성을 사용하여 null 허용 컨텍스트에서 컴파일러의 정적 분석을 지원합니다.
로컬 함수 및 예외
로컬 함수의 유용한 기능 중 하나는 예외가 즉시 나타나도록 할 수 있다는 것입니다. 반복기 메서드의 경우 반환된 시퀀스가 열거된 경우에만 예외가 나타나고 반복기를 검색할 때는 나타나지 않습니다. 비동기 메서드의 경우 비동기 메서드에서 throw된 예외는 반환된 작업을 대기할 때 관찰됩니다.
다음 예제에서는 지정한 범위의 홀수를 열거하는 OddSequence 메서드를 정의합니다. 100보다 큰 숫자를 OddSequence 열거자 메서드에 전달하기 때문에 메서드가 ArgumentOutOfRangeException을 throw합니다. 예제의 출력에서 볼 수 있듯이 예외는 숫자를 반복하는 경우에만 나타나고 열거자를 검색할 때는 나타나지 않습니다.
public class IteratorWithoutLocalExample
{
public static void Main()
{
IEnumerable<int> xs = OddSequence(50, 110);
Console.WriteLine("Retrieved enumerator...");
foreach (var x in xs) // line 11
{
Console.Write($"{x} ");
}
}
public static IEnumerable<int> OddSequence(int start, int end)
{
if (start < 0 || start > 99)
throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(start), "start must be between 0 and 99.");
if (end > 100)
throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(end), "end must be less than or equal to 100.");
if (start >= end)
throw new ArgumentException("start must be less than end.");
for (int i = start; i <= end; i++)
{
if (i % 2 == 1)
yield return i;
}
}
}
// The example displays the output like this:
//
// Retrieved enumerator...
// Unhandled exception. System.ArgumentOutOfRangeException: end must be less than or equal to 100. (Parameter 'end')
// at IteratorWithoutLocalExample.OddSequence(Int32 start, Int32 end)+MoveNext() in IteratorWithoutLocal.cs:line 22
// at IteratorWithoutLocalExample.Main() in IteratorWithoutLocal.cs:line 11
로컬 함수에 반복기 논리를 추가하는 경우 다음 예제와 같이 열거자를 검색할 때 인수 유효성 검사 예외가 throw됩니다.
public class IteratorWithLocalExample
{
public static void Main()
{
IEnumerable<int> xs = OddSequence(50, 110); // line 8
Console.WriteLine("Retrieved enumerator...");
foreach (var x in xs)
{
Console.Write($"{x} ");
}
}
public static IEnumerable<int> OddSequence(int start, int end)
{
if (start < 0 || start > 99)
throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(start), "start must be between 0 and 99.");
if (end > 100)
throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(end), "end must be less than or equal to 100.");
if (start >= end)
throw new ArgumentException("start must be less than end.");
return GetOddSequenceEnumerator();
IEnumerable<int> GetOddSequenceEnumerator()
{
for (int i = start; i <= end; i++)
{
if (i % 2 == 1)
yield return i;
}
}
}
}
// The example displays the output like this:
//
// Unhandled exception. System.ArgumentOutOfRangeException: end must be less than or equal to 100. (Parameter 'end')
// at IteratorWithLocalExample.OddSequence(Int32 start, Int32 end) in IteratorWithLocal.cs:line 22
// at IteratorWithLocalExample.Main() in IteratorWithLocal.cs:line 8
로컬 함수 및 람다 식
얼핏 보기에 로컬 함수와 람다 식은 매우 유사합니다. 대부분의 경우 람다 식과 로컬 함수 사용 간 선택은 스타일 및 개인 기본 설정의 문제입니다. 그러나 하나 또는 다른 것을 사용할 수 있는 것에 알고 있어야 하는 실제 차이점이 있습니다.
계승 알고리즘의 로컬 함수 및 람다 식 구현 간의 차이점을 살펴보겠습니다. 로컬 함수를 사용하는 버전은 다음과 같습니다.
public static int LocalFunctionFactorial(int n)
{
return nthFactorial(n);
int nthFactorial(int number) => number < 2
? 1
: number * nthFactorial(number - 1);
}
이 버전은 람다 식을 사용합니다.
public static int LambdaFactorial(int n)
{
Func<int, int> nthFactorial = default(Func<int, int>);
nthFactorial = number => number < 2
? 1
: number * nthFactorial(number - 1);
return nthFactorial(n);
}
이름 지정
로컬 함수는 메서드와 같이 명시적으로 이름이 지정됩니다. 람다 식은 무명 메서드이며 일반적으로 Action 또는 Func 형식인 delegate 형식의 변수에 할당해야 합니다. 로컬 함수를 선언하는 경우 프로세스는 일반 메서드를 작성하는 것과 유사하며, 반환 형식 및 함수 시그니처를 선언합니다.
함수 시그니처 및 람다 식 형식
람다 식은 인수 및 반환 형식을 결정하기 위해 할당되는 Action/Func 변수의 형식을 사용합니다. 로컬 함수에서 구문은 일반적인 메서드를 작성하는 것과 매우 유사하기 때문에 인수 형식 및 반환 형식이 이미 함수 선언에 포함되어 있습니다.
C# 10부터, 일부 람다 식은 컴파일러가 람다 식의 반환 형식과 매개 변수 형식을 유추할 수 있도록 해 주는 ‘자연 형식’을 갖습니다.
한정된 할당
람다 식은 런타임에 선언되고 할당되는 개체입니다. 람다 식을 사용하려면 명확하게 할당해야 합니다. 할당될 Action/Func 변수를 선언하고 람다 식을 할당해야 합니다. LambdaFactorial은 정의하기 전에 먼저 람다 식 nthFactorial을 선언하고 초기화해야 합니다. 이렇게 하지 않으면 nthFactorial을 할당하기 전에 참조하여 컴파일 시간 오류가 발생합니다.
로컬 함수는 컴파일 시간에 정의됩니다. 변수에 할당되지 않기 때문에 범위에 있는 모든 코드 위치에서 참조할 수 있습니다. 첫 번째 예제 LocalFunctionFactorial에서는 return 문 위 또는 아래에 로컬 함수를 선언하고 컴파일러 오류를 트리거하지 않을 수 있습니다.
이러한 차이점은 로컬 함수를 사용하여 재귀 알고리즘을 쉽게 만들 수 있음을 의미합니다. 자신을 호출하는 로컬 함수를 선언하고 정의할 수 있습니다. 람다 식을 동일한 람다 식을 참조하는 본문에 다시 할당하려면 선언하고, 기본 값을 할당해야 합니다.
대리자로 구현
람다 식은 선언될 때 대리자로 변환됩니다. 로컬 함수는 기존 메서드 ‘또는’ 대리자로 작성할 수 있다는 점에서 더욱 유연합니다. 로컬 함수는 대리자로 사용되는 경우에만 대리자로 변환됩니다.
로컬 함수를 선언하고 메서드처럼 호출하여 참조하는 경우 대리자로 변환되지 않습니다.
변수 캡처
한정된 할당 규칙은 로컬 함수 또는 람다 식에서 캡처되는 변수에도 영향을 줍니다. 컴파일러는 로컬 함수가 포함된 범위에서 캡처된 변수를 한정적으로 할당할 수 있도록 하는 정적 분석을 수행할 수 있습니다. 다음 예제를 고려해 보세요.
int M()
{
int y;
LocalFunction();
return y;
void LocalFunction() => y = 0;
}
컴파일러는 LocalFunction에서 호출될 때 y를 한정적으로 할당하는지 확인할 수 있습니다. LocalFunction은 return 문 전에 호출되므로 y는 return 문에서 한정적으로 할당됩니다.
로컬 함수가 바깥쪽 범위의 변수를 캡처할 때 로컬 함수는 대리자 형식과 마찬가지로 클로저를 사용하여 구현됩니다.
힙 할당
해당 용도에 따라 로컬 함수는 람다 식에 항상 필요한 힙 할당을 피할 수 있습니다. 로컬 함수가 대리자로 변환되지 않고 로컬 함수에 의해 캡처된 변수가 대리자로 변환된 다른 람다 식 또는 로컬 함수에 의해 캡처되지 않는 경우 컴파일러는 힙 할당을 피할 수 있습니다.
다음 비동기 예제를 살펴보세요.
public async Task<string> PerformLongRunningWorkLambda(string address, int index, string name)
{
if (string.IsNullOrWhiteSpace(address))
throw new ArgumentException(message: "An address is required", paramName: nameof(address));
if (index < 0)
throw new ArgumentOutOfRangeException(paramName: nameof(index), message: "The index must be non-negative");
if (string.IsNullOrWhiteSpace(name))
throw new ArgumentException(message: "You must supply a name", paramName: nameof(name));
Func<Task<string>> longRunningWorkImplementation = async () =>
{
var interimResult = await FirstWork(address);
var secondResult = await SecondStep(index, name);
return $"The results are {interimResult} and {secondResult}. Enjoy.";
};
return await longRunningWorkImplementation();
}
이 람다 식의 클로저에는 address, index 및 name 변수가 포함됩니다. 로컬 함수의 경우 클로저를 구현하는 개체는 struct 형식일 수 있습니다. 해당 구조체 형식은 로컬 함수에 참조로 전달됩니다. 구현에서 이러한 차이점은 할당에 저장됩니다.
람다 식에 필요한 인스턴스화는 추가 메모리 할당을 의미하며, 시간이 중요한 코드 경로에서 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 로컬 함수는 이러한 오버헤드를 유발하지 않습니다. 위 예제에서 로컬 함수 버전은 람다 식 버전보다 할당 수가 2개 더 적습니다.
로컬 함수가 대리자로 변환되지 않고 로컬 함수에 의해 캡처된 변수가 대리자로 변환된 다른 람다 또는 로컬 함수에 의해 캡처되지 않는 경우 로컬 함수를 static 로컬 함수로 선언하여 힙에 할당되지 않도록 보장할 수 있습니다.
팁
로컬 함수가 항상 static으로 표시되도록 하려면 .NET 코드 스타일 규칙 IDE0062를 사용하도록 설정합니다.
참고 항목
이 메서드에 해당하는 로컬 함수는 클로저에 클래스도 사용합니다. 로컬 함수의 클로저가 class 또는 struct로 구현되는지 여부는 구현 세부 정보입니다. 로컬 함수는 struct를 사용할 수 있는 반면, 람다는 항상 class를 사용합니다.
public async Task<string> PerformLongRunningWork(string address, int index, string name)
{
if (string.IsNullOrWhiteSpace(address))
throw new ArgumentException(message: "An address is required", paramName: nameof(address));
if (index < 0)
throw new ArgumentOutOfRangeException(paramName: nameof(index), message: "The index must be non-negative");
if (string.IsNullOrWhiteSpace(name))
throw new ArgumentException(message: "You must supply a name", paramName: nameof(name));
return await longRunningWorkImplementation();
async Task<string> longRunningWorkImplementation()
{
var interimResult = await FirstWork(address);
var secondResult = await SecondStep(index, name);
return $"The results are {interimResult} and {secondResult}. Enjoy.";
}
}
yield 키워드 사용
이 샘플에서 설명하지 않은 한 가지 최종 장점은 yield return 구문을 사용해서 로컬 함수를 반복기로 구현하여 값 시퀀스를 생성할 수 있다는 것입니다.
public IEnumerable<string> SequenceToLowercase(IEnumerable<string> input)
{
if (!input.Any())
{
throw new ArgumentException("There are no items to convert to lowercase.");
}
return LowercaseIterator();
IEnumerable<string> LowercaseIterator()
{
foreach (var output in input.Select(item => item.ToLower()))
{
yield return output;
}
}
}
yield return 문은 람다 식에 허용되지 않습니다. 자세한 내용은 컴파일러 오류 CS1621을 참조하세요.
로컬 함수는 람다 식과 중복되는 것처럼 보일 수도 있지만, 실제로 다른 용도로 다르게 사용됩니다. 로컬 함수는 다른 메서드의 컨텍스트에서만 호출되는 함수를 작성하려는 경우에 더 효율적입니다.
C# 언어 사양
자세한 내용은 C# 언어 사양의 로컬 함수 선언 섹션을 참조하세요.
참고 항목
.NET