cpp 람다표현식

람다표현식

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C++11 이후 사용 가능하고 익명 함수를 쉽게 정의할수 있는 방법이다. sort함수에 3번째 인자로 들어가는 compare함수를 이상한 방법으로 표현하는 것을 보고 열심히 검색해서 찾아본 결과를 정리해봄. ms홈페이지에 있는 document를 해석하고 정리함.

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main()
{
    int a[5] = {1, 3, 2, 4, 5};
    sort(a, a + 5, [](int x, int y) -> bool
         { return x > y; });
    for (int i = 0; i < 5; i++)
        cout << a[i] << ' ';
    return 0;
}

sort의 세번째 인자에 들어가는게 람다 표현식.
원래 bool을 반환하는 compare함수 포인터를 넘겨주는게 정석이지만 람다 표현식을 사용하면 함수를 정의하지 않고도 동일한 기능을 수행할 수 있다.

람다 표현식의 구조

위 사진처럼 6개의 부분으로 이루어져 있다.

1. capture clause(인접한 변수들을 캡쳐해오기 : 아래에서 설명)
   • 인접한 변수란?

     영어로는 enclosing 이고 번역하면 ‘둘러싸고 있는’ 이라는 뜻이다. 정확히 뭐라고 번역하는지 몰라서 ‘둘러싸고 있는 변수’라고 하면 너무 길기도 하고 ‘인접한’이랑 이해 한번에 안되긴 마찬가지라 걍 인접한이라고 해버렸음.

2. 인자 리스트 : optional(없어도 괜찮음)
3. mutable specification(mutable하다고 못박기) : optional
4. exception specification(예외 발생할수도 있다고 못박기) : optional
5. trailing return type(리턴 타입을 지정한다고 생각하면 됨) : optional
6. 람다 몸체(일반 function의 몸체와 동일)

1. capture clause

람다 표현식 안에서 주변의 지역변수에 접근할 수 없다. 그 이유를 미루어 짐작해보면 람다 표현식이 일종의 함수이기 때문이 아닐까 싶다. 람다식은 컴파일될 때 개별된 스택 영역에 저장될 것이다. 따라서 람다식 안에서는 인접한 지역변수에 접근할 수가 없게 된다.

이 생각을 뒷받침하는 증거는 람다식 안에서 전역변수는 아무런 문제 없이 접근하고 사용할 수 있다는 것이다. 다른 특별한 이유가 있었다면 전역변수에도 바로 접근하지 못했을것 같고 람다식의 특징이 일반적인 함수의 특징과 너무 닮았다는 생각이 든다.


정확히 이러한 이유때문인지는 몰라도 아무튼 다른 지역변수에 접근할 수 없다. 인접한 지역변수에 접근하기 위해서는 특별한 방법이 필요한데 그 방법이 capture이다.

capture를 할때 두가지 방법이 있다.

1. capture by reference[&]
2. capture by value [=]

이름만 봐도 느낌이 온다. 그래서 설명은 하지 않고 두 방법을 어떻게 표현할지만 말해 보겠다.

capture by reference

#include<iostream>
#include<algorithm>

int main(){
    int a[5] = {1,2,3,4,5};
    int sum = 0;
    std::for_each(a,a+5, [&sum](int x){
        sum += x;
    });

    std::cout<<sum;
    return 0;
}

7번째 줄에 집중해보자. [&sum]
sum 변수를 람다식에 capture by reference해 온다는 뜻이다. sum 변수를 수정할 수 있다는 말이고, a배열을 모두 더한 15가 출력된다.

capture by value

#include<iostream>
#include<algorithm>

int main(){
    int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::sort(a,a+5, [a](int x, int y) mutable {
        a[0] = 0;
        return x<y;
    });
    cout<<a[0];
    
    return 0;
}

6번째 줄의 람다식을 확인해보면 [a]라고 되어있다.(mutable은 잠깐 눈감기. 3번 챕터에서 설명) a앞에 아무것도 없으면 a를 capture by value하겠다는 의미.
그래서 a[0]에 0을 넣어도 10번째 줄 코드로 출력해보면 바뀌지 않고 다음과 같이 출력된다.

1 2 3 4 5

default값 설정

아주 많은 인접한 변수를 capture해오고 싶다면 일일히 손으로 적기는 너무 귀찮을 것이다. 그래서 한번에 인접한 변수를 capture하는 방법이 있다.

물론 value로 캡쳐할지 reference로 캡쳐할지 구분할 수 있다.

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main()
{
    int a,b,c =0,d=0;
    int array[5] = {1,2,3,4,5};
    sort(array,array+5, [&, c](int x, int y) mutable { //capture by reference를 default로
        a = 1; b = 2; c = 3; d = 4;
        return true;
    });
    cout<<a<<' '<<b<<' '<<c<<' '<<d<<' '<<endl;
    sort(array, array+5, [=, &c](int x, int y) mutable { //capture by value를 default로
        a = 0; b = 0; c = 3; d = 0;
        return true;
    });
    cout<<a<<' '<<b<<' '<<c<<' '<<d<<' ';
    return 0;
}

맨 앞에 변수명 없이 &를 쓰면 capture by reference =를 쓰면 capture by value를 뜻한다.

만약 &를 써넣고 특정한 변수는 capture by value를 하고 싶으면 어떻게 할까??????
물론 이럴 때를 위한 표현도 있다. 위 코드에서 c 변수를 통해 설명하겠다.

람다 표현식의 capture clause를 잘 살펴보자.
9번째 줄에서 reference를 디폴트로 캡쳐해올 때 c변수는 value로 캡쳐하고 싶다면 아무 부호 없이 c라고 적어주면 된다.
반대로 14번째 줄에서 value를 디폴트로 캡쳐해올 때 c변수는 reference로 챕쳐하고 싶다면 &c라고 적어주면 된다.

이렇게 되면 첫번째 출력에서 다른 변수는 reference로 캡쳐했기 때문에 값이 바뀌지만 c만 그대로 0이 출력되고
반대로 두번째 출력에서 다른 변수는 value로 캡쳐했기 때문에 값이 안바뀌는데 c만 3으로 바뀐다.

1 2 0 4
1 2 3 4

2. 매개변수

일반적인 함수의 매개변수와 같다.

3. mutable

mutable을 검색해보면 ‘변하기 쉬운’이라는 뜻.
여기서는 함수 안에서 변수의 값을 바꿀수 있게 한다는 의미이다.

capture by value를 했을때 람다식 안에서 변수를 수정하고 가공하고싶으면 mutable을 붙여줘야 한다.
물론 값을 복사해서 갖고들어온 것이기 때문에 밖에는 원본이 있고, 원본이 수정되지는 않는다. 그런데 왜 mutable을 붙일까?
capture by value를 했을때 기본적으로 const가 붙어서 들어온다고 생각하면 된다. 그래서 변수를 수정하려고 하면 오류가 나는데 이를 해결하려면 mutable이 필요하다.

• 요점 : capture by value를 했을때 변수를 write 하고 싶으면 mutable을 붙여라.

4. 예외 throw

예외가 발생할 수 있다면 mutable 뒤에 throw()를 붙여준다. ``` [] () mutable throw() { … }

5. 리턴타입 지정

리턴타입이 void이거나 하나일때는 생략해도 된다. 컴파일러가 알아서 추론한다.

braced init list로부터는 추론을 할수가 없다고 하는데 머리가 너무 아프다. sort함수에서 쓰는 함수포인터를 알아보려고 했던게 어쩌다보니 람다식까지 왔는데 모르는게 또 생겨버렸다. 모르는걸 하나씩 알아가는줄 알았더니 정신차려보니까 모른다는 사실만 눈치채는 기분.

6. 함수 몸체

일반적 함수와 같다.