[C++] 람다 표현식 (Lambda Expression)

람다 함수에 대하여 정리 합니다.

정확히는 람다 표현식(Lambda Expression) 이라고하며 람다 함수(Lambda Function) 라고도 합니다.

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람다 표현식 이란?

람다 표현식은 함수나 함수 객체를 별도로 정의 하지 않은 상태에서 필요한 지점에서 임시적인(익명스코프처럼) 함수를 생성하여 사용 할 수 있는 함수 입니다. 클로저(Closure[폐쇄,종결])를 의미하기도 합니다.

람다함수는 함수 포인터에 담을 수 있기때문에 즉흥적으로 사용하기 편리합니다.

단, 이름이 없는 임시적인 것이기때문에 재차 사용하거나 검색하기 어려워 사용을 권장하지는 않는다고 합니다.

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람다 표현식의 형태

[①capture] (②parameters) <③specifiers> - > <④return_type> {⑤body}

의 형태 식으로 구성이 됩니다.

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①capture 캡처

제일 앞의 대괄호 [ ] 를 캡처 블록 이라고 합니다.

캡처의 종류
[  ]	빈 대괄호는 캡처를 하지 않습니다.
[=]	값에 의한 캡처이며 모든 외부 변수를 캡처하고 람다 식 내부에서 값 수정이 불가 합니다.
[&]	참조에 의한 캡처이며 모든 외부 변수를 캡처합니다. 식 내부에서 값 수정이 가능 합니다.
[변수이름]	특정 변수 값으로 캡처이며 람다 식 내부에서 값 수정이 불가 합니다.
[&변수이름]	특정 변수를 참조하여 캡처 합니다. 식 내부에서 값 수정이 가능 합니다.
[캡처리스트]	복수의 캡처를 섞어 사용이 가능합니다. 식 내부의 값 수정은 캡처 종류에 따릅니다.

[  ] 사용 법

//방법1 
auto noCapture = []() {std::cout<< "No Capture"<<std::endl;};
noCapture();

//방법2 바로 실행
[]() {std::cout<< "No Capture2"<<std::endl;};

[=] 사용 법 ( 값 수정 불가 )

int a = 10;
int b = 50;

auto max = [=]() { return a > b ? a : b; }; // 삼항 연산자

cout <<"Max is " << max() <<endl; // 출력 Max is 50

[&] 사용 법 ( 값 수정 가능 )

int a = 10;
int b = 50;

auto changeValue = [&]()
{
    a = 20;
    b = 12;
};

cout<<a<<" "<<b<<endl; // 출력 결과 10 50 변수 생성 및 초기화 한 값 그대로

changeValue(); // 함수호출시 참조 람다로 내부에서 값 변경 실행

cout <<"result : " << a << " " << b << endl; // 출력 결과 20 12 변경된 값

[변수이름] 사용 법 ( 값 수정 불가 )

int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;

auto printValue = [a, b, c]()
{
    //a = 20; error !! 값 변경 불가능
    //b = 40; error !! 값 변경 불가능
    //c = 60; error !! 값 변경 불가능
    cout << a << "/" << b << "/" << c << endl;
};

printValue(); // 출력결과 10 / 20 / 30

 

[&변수이름] 사용 법 ( 값 수정 가능 )

int a = 10;
int b = 50;
int c = 20;

auto changeValue = [&a, &b, &c]()
{
    a = 20;
    b = 40;
    c = 60;
    cout << a << "/" << b << "/" << c << endl; // 20 / 40 / 60 으로 변경가능! 
};

changeValue();// 출력 결과 20 / 40 / 60

[캡처 리스트] 사용 법 ( 조건에따라 값 수정이 다름 / [=][변수이름] 불가 / [&][&변수이름] 가능 )

int a = 10;
int b = 50;
int c = 20;

auto changeValue = [=, &b]()
{
    //a = 20;	// 값에 의한 캡처로 수정은 불가능 합니다.
    b = 40;		// 참조에 의한 캡처로 수정이 가능 합니다.
    //c = 60;	// 변수에 의한 캡처로 수정이 불가능 합니다.
    cout << a << "/" << b << "/" << c << endl;
};

changeValue(); // 출력 결과 10 / 40 / 20

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②parameters 파라미터

파라미터 부분은 선택 사항 입니다.

auto noCapture = [] {std::cout << "No Capture" << std::endl; }; //빈 괄호를 생략 가능
noCapture(); // 출력 No Capture

auto noCapture2 = []() {std::cout << "No Capture2!" << std::endl; }; // 빈 괄호 포함
noCapture2(); // 출력 No Capture2!

// 둘다 작동 합니다.

int scores1 = 6;
int scores2 = 23;

auto add = [] (int a, int b) // 파라미터(매개변수) 포함
{
	return a + b;
};

cout<< add(scores1, scores2) <<endl; // 출력 29

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③specifiers 지시자(지정자)

컴파일러는 람다 표현식을 이름이 없는 함수객체(펑터)로 변환 합니다.

캡처한 변수는 이 함수객체의 데이터 멤버가 되고  값으로 캡처한 변수는 함수객체의 데이터 멤버로 복제 됩니다.

 

함수객체마다 함수 호출 연산자인 operator()가 구현이 되어 있습니다.

람다 표현식의 경우 이 연산자는 기본적으로 const(상수)로 설정 합니다.

때문에 non_const(비상수) 변수를 람다 표현식에 값으로 캡처하더라도 람다 표현식 안에서 복제한 이 값을 수정 할 수 없습니다.

 

만일 람다 표현식에서 변수를 수정하고자 할 경우 mutable 을 사용 하여야 합니다.

int a = 10;


auto changeValue() = [a]() 
{
   cout<<++a<<endl; //컴파일 에러
};

cout << changeValue(); // 출력 불가


auto changeValue2() = [a]() mutable // mutable 선언
{
   cout<<++a<<endl;
};

cout << changeValue2(); // 변수 a에 전위증가로인하여 11 출력

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④return_type 반환형

반환 형을 적지 않는다면 컴파일러가 자동적으로 추론 합니다.

function 을 사용하여 함수가 람다 표현식을 리턴하도록 만들 수 있습니다.

function<int(void)> multiplyBy2Lambda(int x)
{
	return [x]{ return 2 * x};
}

// auto 사용 가능
auto fn =  multiplyBy2Lambda(5);
cout<< fn() <<endl; // 출력결과 매개변수 5와 반환 *2로인하여 10 출력

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⑤body 함수내부

함수내부의 범위는 함수가 실행할 동작을 결정하는 구간 입니다.

람다 표현식에서 기본적인 틀만 놓고 모두 생략한 후 body 부분에 실행할 동작을 넣어 즉흥 적으로 필요한 기능을 구현 할 수 있습니다.

auto onlybody = []() { cout << "only body" << endl; };

onlybody(); // only body 출력

 

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람다 표현식의 장단점

장점

위의 body 의 예시처럼 아주 간략한 코드로 함수를 즉흥적으로 만들어 실행 시킬 수 있습니다.

 

단점

콜스택을 보기 힘들기 때문에 디버깅을 하기 어려워 질 수 있습니다.

함수는 재사용 성의 특성을 가지고 있습니다. 하지만 람다 표현식은 재사용이 불가능 합니다.

람다 표현식은 짧고 즉흥적인만큼 찾기도 어렵습니다.

코드의 중복 발생 확률이 높습니다.