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[Plus C++0x] 람다(Lambda) 이야기 (2)

C++0x 2010.05.27 23:13 Posted by 비회원

지난 글에서 이야기 했던 람다(Lambda)의 배경 개념에 대해 알아보겠습니다.

람다 함수는 First-Class Object?
프로그래밍 언어를 이루는 class, struct, int와 같은 개체들 중에서 아래 조건을 만족하면 First-Class Object로 분류합니다. (First-Class Object는 분류의 한 갈래를 의미하는 것이지 상하 관계를 의미하진 않습니다.)

- 변수와 자료구조에 저장하고 사용할 수 있다.
- 함수의 입력 값으로 사용할 수 있다.
- 함수의 반환 값으로 사용할 수 있다.
- 실행 시간에 생성할 수 있다.

즉, 기존 C++에서는 class, struct, int 등이 First-Class Object 였고  아래 예제에서 볼 수 있듯이 C++0x에서 람다 함수(Lambda Function)가 First-Class Object의 조건들을 만족시킵니다.

...
int main()

{

string text = "C++0x Lambda!";

 

// 1. "코드 조각" 변수에 대입하기

function<void()> lambda = [=]()

{                               

cout << text << endl;

};

 

// 2. "코드 조각"을 자료구조에 저장하기

vector< function<void()> > container;

{               

container.push_back( lambda );

container.push_back( [=](){ cout << text << endl; } );

};

 

// 3. "코드 조각"을 함수의 입력 파라미터로 사용하기

for_each( container.begin(), container.end(), [](const function<void()>& f){ f(); } );

 

return 0;

}


위 조건들을 통해 First-Class Object들은 프로그래밍 언어에서 별 다른 제약 조건 없이 변수로 사용할 수 있게 됩니다. 최근 여러 언어들이 함수를 First-Class Object로 제공하는 이유도 함수를 값 처럼 사용할 수 있게 되면 여러 모로 유용하기 때문입니다. 특히 함수는 다른 First-Class Object들을 생성하거나 조작하는 일련의 코드 묶음이기 때문입니다.

C++0x에서는 람다 함수(Lambda Function)를 First-Class Object로 제공함으로써 코드 조각을 일반 변수처럼 사용할 수 있게 해줍니다.



람다 함수는 Higher-Order Function?

함수의 입력 값으로 함수를 전달 받거나 함수의 결과 값으로 함수를 반환할 수 있을 때 Higher-Order Function이라고 합니다. 아래 예제 코드를 보면 쉽게 알 수 있습니다.

 

int main()

{

// 1. 람다 함수를 반환 값으로 한다.

auto g = [](int x) -> function<int (int)>

{          

return [=](int y) { return x + y; };

};

 

// 2. 람다 함수를 입력 값으로 받는다.

auto h = [](const function<int (int)>& f, int z)

{

return f(z) + 1;

};

 

auto a = h( g(7), 8 );

 

cout << a << endl;

}



예제를 보면 h( g(7), 8 )과 같이 표현된 것을 볼 수 있습니다. 마치 수학 책에서 보던 h( g(x), y )처럼 표현할 수 있는 것입니다. 람다 함수는 C++0x에서 First-Class Object 조건을 만족시키기 때문에 Higher-Order Function의 요구사항 또한 만족시킵니다.


람다 함수는 Closure?
클로저(Closure)는 함수를 호출한 상위 코드 블록의 변수들이 호출된 함수와 묶인 것을 뜻합니다. 즉 호출된 함수는 상위 코드 블록의 외부 변수와 묶여 자기만의 상태를 갖게 되는 것입니다.
C++0x에서는 람다 함수(Lambda Function)가 상위 코드 블록의 변수들과 묶여 클로저(Closure)가 될 수 있다. 이때 람다 함수에서 외부 변수들을 참조하는 것을 ‘캡처’라고 말합니다.
캡처(Capture)는 두 가지 방법으로 할 수 있습니다. 람다 시작을 나타내는 [] 기호 사이에 =과 & 기호를 이용할 수 있습니다. [=]은 값 복사를 의미하고 [&]는 값 참조를 의미합니다. 아래 예제 코드를 보시죠.

 

void capture()

{

int a = 0;

int b = 1;

int c = 2;

 

// 1. default 값 복사 캡처. 상위 코드 블록의 지역 변수 모두 값 복사 가능

[=](){ cout << a << “ “ << b << endl; }();  // 0 1 출력

 

// 2. default 값 참조 캡처. 상위 코드 블록의 지역 변수 모두 값 참조 가능

[&](){ cout << a << “ “ << b++ << endl;}(); // 0 1 출력

 

// 3. default 값 복사 캡처, b와 c 참조 캡처

[=, &b, &c](){ cout << a << “ “ << b << “ ” << c << endl; }();  // 0 2 2 출력

}



이번 포스팅에선 몇 가지 배경 개념들을 알아봤는데요, 도움이 되셨는지 모르겠습니다 ;)
다음 글에선 람다 함수의 활용 방안에 대해 알아보겠습니다.

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[Plus C++0x] 람다(Lambda) 이야기 (1)

C++0x 2010.05.27 21:59 Posted by 비회원

마이크로소프트웨어 6월호에 실릴 C++ 0x 관련 글을 썼습니다.
제목은 『생각의 직관적인 표현, 람다(Lambda)』입니다.  팀 블로그에서는 『Plus C++0x』라는 제목으로 포스팅 하려고 합니다. 기존에 흥배님께서 C++ 0x에 대해 이미 좋은 글들을 많이 쓰셔서 표절하지 않으면서 무엇을 써야 할지 정말 많은 고민을 했답니다. ;)

그래서 약간 Advanced 하면서 불친절하게(?) 특정 주제에 대해 나름대로 재해석해보기로 했습니다. 첫 주제는 람다(Lambda) 로 잡았구요 다음은 우측값 참조(RValue Reference) 에 대해 쓰려고 합니다. 전체적인 아웃라인은 여기를 보시면 됩니다.


C++0x에 함수형 프로그래밍 언어 기능 추가!?
C++를 사용하다가 요즘 인기 있는 Python, C#, Ruby 같은 언어들을 쓰게 되면 무엇보다 직관적이고 편하다는 생각이 듭니다. 이 언어들은 람다(Lambda)와 클로저(Closure) 같은 함수형 프로그래밍 언어의 기능들을 지원함으로써 생각을 보다 직관적이고 효율적인 코드로 표현할 수 있게 합니다.


그렇다면 C++는 어떨까요?
포인터와 함수 객체 그리고 템플릿으로 점철된 C++ 프로그래밍 세계에도 이런 함수형 프로그래밍 언어의 기능들이 추가되면 직관적이고 덜 수고스러운 코딩을 할 수 있을까요?
마침 비주얼 스튜디오 2010이 발표되면서 비주얼 C++ 10가 공개됐습니다. 인텔리센스 기능 향상, 실시간 에러 검사, 병렬 라이브러리와 같은 막강한 기능이 추가됐지만 무엇보다도 C++0x라는 C++의 새로운 표준을 충실히 구현함으로써 C++ 프로그래머의 생산성을 높여 주목을 끌고 있습니다.
특히 C++0x는 언어의 핵심 기능으로 앞서 언급했던 람다(Lambda)와 클로저(Closure)를 기술하고 있고 이를 충실히 구현한 비주얼 C++ 10을 통해 보다 쉽게 사용할 수 있습니다.

이번 『Plus C++0x 람다이야기』를 통해 전달할 핵심 내용은 다음 두 가지 입니다.

C++0x에서 코드 조각(a piece of code)을 일반 변수처럼 사용할 수 있게 됐다.
C++0x에서 클로저(Closure)를 사용할 수 있게 됐다.


아래 코드를 보시죠.

#include <iostream>

#include <vector>

#include <string>

#include <algorithm>

#include <functional>

 

using namespace std;

 

int main()

{

string text = "C++0x Lambda!";

 

// 1. "코드 조각" 변수에 대입하기

function<void()> lambda = [=]()

{                               

cout << text << endl;

};

 

// 2. "코드 조각"을 자료구조에 저장하기

vector< function<void()> > container;

{               

container.push_back( lambda );

container.push_back( [=](){ cout << text << endl; } );

};

 

// 3. "코드 조각"을 함수의 입력 파라미터로 사용하기

for_each( container.begin(), container.end(), [](const function<void()>& f){ f(); } );

 

return 0;

}



위 예제에서 보는 것처럼 이렇게 일반 변수처럼 대입할 수 있고, 자료구조에 저장할 수 있고 함수의 입출력 값으로 사용할 수 있는 코드 조각을 람다(Lambda) 혹은 람다 함수(Lambda Function)라고 합니다.

람다(Lambda)를 이해하고 어떻게 사용하며 활용할지 설명하기 위해 First-Class Object, Higher-Order Function, Closure 같은 프로그래밍 언어 수업 시간에 나올 법한 개념들을 소개하려고 합니다. 개념적인 이해를 통해 람다(Lambda)와 친해져 보시죠 ;)

또 어떻게 사용 할지 몇 가지 사용 패턴을 제안해 볼까 합니다.
(약간 불친절하게 글이 진행됩니다. http://vsts2010.net에 있는C++0x 관련 글들을 먼저 읽어 볼 것을 권장합니다.)


람다 함수는 함수 안에 정의할 수 있는 이름 없는 함수(anonymous function)? 

...

void outer_function()

{

void inner_function()

{

}

}


위 코드를 보면 outer_function() 함수 안에 inner_function() 함수가 정의되어 있습니다. C++에서 이런 문법 사용이 가능할까요? 물론 사용할 수 없습니다. 즉, 함수 안에서 함수를 선언하고 정의할 수 없습니다. 그러나 람다 함수(Lambda Function)는 함수 안에서 선언하고 정의하고 호출할 수 있습니다. 


void outer_function()

{

// 이름 없는 함수! 람다!

[](){}();

}


위 예제에서 아무 동작을 하지 않는 람다 함수가 선언, 정의, 호출 됐습니다.

다음 편에서 이런 동작을 가능하게 하는 개념적 배경인 First-Class Object, Higher-Order Function, Closure 에 대해 알아보도록 하겠습니다.

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