[Plus C++0x] 람다(Lambda) 이야기 (마지막회)

C++0x 2010.06.03 00:00 Posted by 비회원
람다 함수 활용(2)

앞선 포스팅에서 람다 함수의 캡쳐(Capture) 기능에 대해 설명 했었습니다. (여기! 있습니다)
캡쳐 기능을 사용 하면 다음과 같이 활용 할 수 있습니다.

④ 템플릿을 대체하는 데 활용
람다 함수의 캡처 기능을 사용하면 람다 함수 몸체에서 외부 변수들을 마음껏 사용할 수 있을 뿐만 아니라 클로저(Closure)가 되어 함께 묶입니다. 이 기능을 활용하면 기존에 파라미터 타입과 개수 처리를 일반화하기 위해 사용하던 템플릿 사용을 지양할 수 있습니다. 아래 두 함수가 템플릿과 람다 함수를 이용해서 원하는 시점에 호출 되게 하려면 어떻게 하면 될까요?

// 템플릿 객체와 람다 함수를 이용해 간접적으로 호출될 예제 함수들


void Function_Arg1(int arg1)

{

cout << "Function_Arg1 : " << arg1 << endl;

}

 

void Function_Arg2(int arg1, const char* arg2)

{

cout << "Function_Arg2 : " << arg1 << "," << arg2 << endl;

}



위 두 함수를 특정 파라미터와 묶어 특정 시점에 호출해서 사용하고 싶을 경우 템플릿을 이용하면 아래와 같은 방법으로 사용할 수 있습니다.

// 템플릿 객체를 이용해 함수를 인자와 함께 묶어 특정 시점에 호출하는 예


int arg1 = 1004;

const char* arg2 = "Lambda!";

 

vector<ITask*> taskList;

 

// 1. 컨테이너에 담는다.

taskList.push_back( new Task_1<void, int>(&Function_Arg1, arg1) );

taskList.push_back( new Task_2<void, int, const char*>(&Function_Arg2, arg1, arg2) );

// 2. 특정 시점에 컨테이너를 순회하며 실행시킨다.

for( auto i = taskList.begin(); i != taskList.end(); ++i )

{

(*i)->Do();

}



위와 같은 코드로 템플릿 객체를 사용하려면 다음과 같은 코드가 필요합니다.

// 파라미터 1개짜리 함수를 담기 위한 템플릿 클래스


template<typename RetType, typename ArgType1>

class Task_1 : public ITask

{

typedef function<RetType(ArgType1)> FunctionType;

 

public:

Task_1(FunctionType f, ArgType1 a1)

: function_(f), arg1_(a1)

{

}

 

virtual void Do()

{

cout << "Task_1::Do()" << endl;

function_(arg1_);

}

private:

FunctionType   function_;

ArgType1       arg1_;

};

 

// 파라미터 2개짜리 함수를 담기 위한 템플릿 클래스

template<typename RetType, typename ArgType1, typename ArgType2>

class Task_2 : public ITask

{

typedef function<RetType(ArgType1,ArgType2)> FunctionType;

 

public:

Task_2(FunctionType f, ArgType1 a1, ArgType2 a2)

: function_(f), arg1_(a1), arg2_(a2)

{

}

 

virtual void Do()

{

cout << "Task_2::Do()" << endl;



실제 C++ 프로젝트를 진행하다 보면 위와 비슷한 형태의 템플릿 클래스를 자주 구현하게 됩니다. 이 때 발생하는 문제점은 함수의 파라미터가 늘어날 때마다 템플릿 클래스를 추가해 줘야 하고 코드가 직관적이지 않다는 점입니다. BOOST_PP를 이용하면 자동화할 수 있지만 디버깅이 굉장히 어렵고 작성자만 이해할 수 있는 코드가 만들어지곤 합니다. 때론 작성자도 이해 못하죠 ;)

그럼 이런 상황에서 람다 함수를 이용하면 어떨까요?
아래 예제를 보면 람다 함수의 캡처 기능을 이용해 깔끔하게 구현되는 것을 볼 수 있습니다. 뿐만 아니라 실행시킬 함수의 파라미터가 몇 개든 타입이 무엇이든 추가되는 코드는 없습니다. 앞으로 많은 부분에서 람다 함수를 이용해 템플릿 사용을 줄일 방안이 제안 되길 기대해 봅니다.


// 람다 함수를 이용해 함수와 인자를 묶어 특정 시점에 호출하는 예제


int arg1 = 1004;

const char* arg2 = "Lambda!"; 

...
...
typedef function<void(void)> LambdaType;


vector<LambdaType> lambdaList;

 

lambdaList.push_back( [=](){ Function_Arg1(arg1); } );

lambdaList.push_back( [=](){ Function_Arg2(arg1, arg2); } );

 

for_each( lambdaList.begin(), lambdaList.end(), [](LambdaType lambda)

{

lambda();

});




마치면서

4회에 걸쳐『Plus C++0x』람다(Lambda) 이야기를 했습니다. 막연히 람다(Lambda) 의 기능에 대해 설명 하기 보다는 이면에 깔린 배경 개념을 소개 함으로써 현대 프로그래밍 언어가 갖는 특징을 이야기 하고 싶었습니다.

다음 시리즈에서는 우측 값 참조(RValue Reference)에 대해 알아보고 C++0x에서 어떤 의미를 갖는지를 설명하려고 합니다. 람다(Lambda) 관련해서는 많은 내용을 한 번에 준비해서 쓰려니 고생스럽더군요. 이번엔 차근차근 포스팅 하면서 글을 완성할 수 있으면 좋겠네요 ;)

( 마이크로소프트웨어 6월호의 『생각의 직관적인 표현, 람다(Lambda)』를 보시면 보다 잘 정리 되고 추가 된 내용을 보실 수 있습니다. )


고자료
1. MSDN -
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd293608.aspx
2. MSDN - http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd293599.aspx
3. MSDN - http://channel9.msdn.com/posts/kmcgrath/Lambda-Expressions-in-C/
4. MSDN - http://blogs.msdn.com/vcblog/archive/2008/11/18/stupid-lambda-tricks.aspx
5. Wikipedia - http://en.wikipedia.org/wiki/First-class_function
6. Wikipedia -  http://en.wikipedia.org/wiki/Higher-order_function
7. VSTS 2010 Team Blog -  http://vsts2010.net/category/Language%20Development/C++0x


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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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