파이썬 함수 심화 (변수 범위, 클로저, 콜백, 람다)

이전 글에서는 Python 함수가 단순한 코드 묶음이 아니라, 

메모리 상에서 하나의 객체로 존재하며 스택/힙 구조와 함께 동작한다는 점을 정리하였다.

이번 글에서는 그 연장선으로, 함수 내부에서 자연스럽게 이어지는 개념들인 

변수 범위(scope), 클로저, 콜백 함수, 람다 함수를 정리해 볼 예정이다.

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1. 변수의 범위 (Scope)

변수의 범위(scope)는 “이 변수를 어디까지 사용할 수 있는가”를 결정하는 규칙이다.
Python에서는 LEGB 규칙(지역:Local → 인클로징:Enclosing → 전역:Global → 내장:Built-in) 순서로 변수를 찾는다.

 

즉, 변수와 함수의 이름이 같을 경우

지역변수(Local)의 우선순위가 가장 높다.

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1) 지역 변수 (Local Scope)

지역변수는 함수 안에서 선언된 변수로, 해당 함수 내부에서만 사용할 수 있다.

함수가 끝나는 순간 같이 사라지는 가장 짧은 생명주기를 가진 변수라고 볼 수 있다.

def local_example():
    local_var = "로컬 변수"
    print(local_var)

local_example()

 

이 변수는 함수 외부에서 접근할 수 없다.

즉, 함수 실행 단위(스택 프레임) 안에서만 살아있는 값이다.

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2) 전역 변수 (Global Scope)

전역 변수는 함수 바깥에서 선언되는 변수로, 여러 함수에서 공유하여 사용할 수 있다.

프로그램 전체에서 접근 가능한 공용 변수에 가깝다.

global_var = "I'm a global variable"

def test_global_scope():
    print(global_var) # 외부 변수를 함수내에서 사용가능 : 전역변수

test_global_scope()

다만 함수 내부에서 값을 수정하고 싶을때는

별도의 선언이 추가로 필요하다.

이때 필요한 것이 바로 global 키워드이다.

 

💡global 키워드의 유무에 따른 차이점

global 키워드의 핵심은 간단하다.

함수 안에서 값을 새로 대입하면 기본적으로 지역 변수가 된다.

 

📌global 키워드가 없을 때

이 경우엔 함수 안에서 global_var = 20 을 쓰면

기존 전역 변수를 바꾸는게 아니라,

아예 새로운 지역 변수를 하나 만들게 된다.

쉽게 말하면

함수 안에서는 "내 변수를 따로 만들었네?" 라고 생각하여

함수 안에 변수와 별개로 밖에 있는 변수는 그대로 유지되는 것 이다.

 

 

📌 global 키워드를 사용했을 때

global 키워드를 사용하게 되면 이제 진짜 전역 변수를 수정할 수 있게 되는 것 이다.

 

여기선 global global_var2를 사용해주었기 때문에

"이 변수는 함수 밖에 있는걸 쓸게"라고 미리 말해주는 것이다.

쉽게 말하면

함수 안에서 바꿨지만 global 키워드를 통해

밖에도 그대로 영향이 가게되는것이다.

• global 없음 → 함수 안에서만 쓰는 새 변수 생성
• global 있음 → 함수 밖에 있는 진짜 변수 수정

즉, global은 이 변수는 밖에 있는걸 쓸게! 라고 선언하는 키워드라고 생각하면 쉽다.

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3) 클로저 변수 (Enclosing Scope)

클로저 변수는 함수 안에 또 다른 함수가 정의되는 구조에서 발생하는 범위이다.

내부 함수가 외부 함수의 변수를 참조할 때 클로저가 형성된다.

def outer_function():
    enclosing_var = "둘러싼 범위 변수"
    
    def inner_function():
        print(enclosing_var)
    
    return inner_function

f = outer_function()
f()

위 코드에서 중요한 점은

outer_function이 끝났지만 값이 유지된다는 점이다.

 

💡클로저가 유지되는 이유

일반적으로 함수가 종료되면 지역 변수는 사라진다.

 

하지만 내부 함수가 그 변수를 참조하고 있을 경우

Python은 해당 값을 별도로 보관하게 된다.

 

이때 저장되는 구조가 바로 클로저 공간이다.

내부적으로는 함수 객체의 __closure__에 값이 유지되는 특징이 있다.

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4) Built-in 네임스페이스

네임스페이스는 Python이 기본적으로 제공하는 함수들이 존재하는 영역을 말한다.

우리가 따로 정의하지 않아도 언제든 사용할 수 있다.

 

대표적으로 print(), len(), type(), range() 등이 있다.

len = 5  # built-in 함수 len을 덮어씀

print(len([1, 2, 3]))  # TypeError발생

위와 같이 변수 이름을 잘못 지정할 경우 내장함수가 가려질 수 있다.

그래서 실무에선 built-in 이름을 변수로 쓰는 것을 피하여 프로그램을 만든다.

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2. 함수 메모리 제거

Python에서 함수도 결국 객체이기 때문에

참조 관계에 따라 메모리에서 관리된다.

 

더이상 참조되지 않으면 가비지 컬렉션 대상이 된다.

def func1():
    print("처음으로 만드는 함수")

del func1

del은 이름(참조)을 제거하는 동작이지,

즉시 메모리를 지워버리는 명령어는 아니다.

 

Python은 참조 카운트와 가비지컬렉션을 함께 사용해 객체를 관리한다.

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3. 콜백 함수 (Callback Function)

콜백 함수는 다른 함수에 전달되어 필요할 때에 호출되는 함수를 말한다.

즉, 실행 시점을 나중으로 넘겨주는 구조라고 보면 이해하기 쉽다.

위 코드에서 say_hello는 즉시 실행되지 않고,

execute 내부에서 호출된다.

※ say_hello() : 지금 당장 함수를 호출

※ say_hello : 함수의 주소

※ execute(say_hello) : say_hello 함수의 주소를 execute 함수 매개변수에 넣어 실행

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1) 반복 구조에서 콜백 활용하기

콜백 함수는 반복하는 구조와 동작을 분리할 때 가장 많이 사용된다.

즉, 데이터는 고정하고 로직만 교체하는 구조하는 것이다.

위 코드에서 중요하게 봐야 할 것들은 아래와 같다.

• 반복(for문) 고정
• 반복문에서 처리 할 방식만 콜백으로 변경

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2) sorted()에서 콜백 사용

콜백은 실제 파이썬 함수에서도 많이 사용된다.

대표적인 예시로 sorted()의 key이다.

위 코드를 쉽게 설명하면

학생을 정렬할 때,

딕셔너리에 있는 점수를 기준으로 비교해줘 라는 함수를 넘기는 것이다.

즉, get_score가 콜백 함수 역할을 한다.

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4. 람다 함수 (Lambda Function)

람다 함수는 이름 없이 한 줄로 정의하는 간단한 익명함수로

짧은 로직을 빠르게 표현할 때 주로 사용된다.

 

람다 함수는 메모리(Heap)에 잠시 머물렀다 사용된 후,

더 이상 쓰이지 않으면 가비지 컬렉터가 치워주는 효율적인 일회성 함수이다.

 

그리고 람다 함수는 무조건 return이 되는 형식이다.

lambda 매개변수: 반환할_표현식

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1) 기본 사용방법

짧은 연산이라면 def 대신 람다로 간단하게 표현할 수 있다.

# 일반 함수
def square(x):
    return x * x
    
# 람다 함수
square = lambda x: x * x   

# 출력결과 둘 다 : 25

※ 람다함수만 사용 할 경우 이름이 없어 임의로 변수에 넣어 사용(실제로 이렇게 사용하진 않음)

 

2) 여러값을 계산할 때

여러개의 값을 받아 사용할 수 있으며,

여러개를 보낼때는 콤마(,)로 구분하여 사용한다.

multiply = lambda a, b: a * b

print(multiply(3, 4))
# 출력결과 : 12

 

3) 조건부 표현식과 함께 사용

람다 안에서도 기본적인 조건 표현은 사용할 수 있다.

이는 함수에서 사용하였던 조건부 표현식과 비슷한 형태로

 

아래의 코드를 예로 들면,

60보다 크거나 같으면 합격, 아니면 불합격를 return한다.

pass_fail = lambda score: "합격" if score >= 60 else "불합격"

print(pass_fail(80))	# 출력결과 : 합격
print(pass_fail(45))	# 출력결과 : 불합격

 

4) sorted와 함께 사용

sorted() 함수의 경우 key 옵션을 통해
어떤 값을 기준으로 정렬할지 직접 지정할 수 있었다.

기존 방식은 get_score() 함수를 따로 만들어 전달했지만,

간단하게 한 번만 사용할 함수라면

lambda를 사용해서 한 줄로 작성하는 경우가 많다.

 

또한 reverse=True 옵션을 함께 사용하면
오름차순이 아닌 내림차순 정렬도 가능하다.

 

코드가 길어질수록 별도 함수가 더 읽기 편할 수도 있지만,

 

간단한 코드라면 lambda를 사용하면
코드를 짧고 직관적으로 작성할 수 있다.

 

5) map

리스트의 각 요소에 동일한 변환을 적용할 때 사용할 수 있다.

 

6) filter

조건을 만족하는 값만 남기는 역할을 한다.

즉, 자료를 조건에 따라 걸러내는 형식이다.

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정리

• Scope : 변수가 접근 가능한 범위를 의미한다.
• Local : 함수 내부에서만 사용되고 함수 종료 시 사라진다.
• Global : 전체 코드에서 사용 가능하지만 수정 시 global이 필요하다.
• Enclosing (Closure) : 내부 함수가 외부 함수의 변수를 기억하는 범위다.
• Built-in : Python이 기본으로 제공하는 함수 영역이다.
• Closure : 함수가 종료되어도 변수를 유지하는 구조다.
• Callback : 함수를 다른 함수에 전달해 나중에 실행하는 방식이다.
• Lambda : 이름 없이 간단한 함수를 한 줄로 표현하는 방식이다.