[C++ 고급 프로그래밍과 응용 프로젝트] Day 1: 람다 함수와 함수 객체

람다 함수 (Lambda Functions)

람다 함수는 인라인으로 정의된 익명 함수로, 함수 객체를 간편하게 정의할 수 있는 방법입니다. 람다 함수는 특히 코드에서 일회성으로 사용되는 짧은 함수를 정의할 때 유용합니다.

 

람다 함수의 기본 구조

람다 함수의 기본 구조는 다음과 같습니다:

[capture](parameters) -> return_type {
    // 함수 본문
};

• capture: 람다 함수가 외부 범위에서 변수를 캡처하는 방식입니다.
• parameters: 함수의 매개변수입니다.
• return_type: 함수의 반환 타입입니다.
• 함수 본문: 람다 함수의 실제 코드입니다.

기본 예제

람다 함수를 사용하여 벡터의 요소를 출력하는 예제를 살펴보겠습니다.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 람다 함수 사용
    std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int x) {
        std::cout << x << " ";
    });
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

 

이 예제에서 std::for_each 알고리즘을 사용하여 벡터 vec의 각 요소를 출력하는 람다 함수를 정의하고 사용합니다. 람다 함수는 [ ] 안에 캡처 목록을 작성하고, (int x)를 통해 매개변수를 정의하며, { std::cout << x << " "; } 부분에서 함수 본문을 작성합니다.

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캡처 목록 (Capture List)

람다 함수는 외부 범위에 있는 변수를 캡처하여 사용할 수 있습니다. 캡처 목록에는 다음과 같은 옵션이 있습니다:

• [ ] : 외부 변수를 캡처하지 않음
• [=] : 외부 변수를 값으로 캡처
• [&] : 외부 변수를 참조로 캡처
• [x] : 변수 x를 값으로 캡처
• [&x] : 변수 x를 참조로 캡처
• [=, &x] : 모든 변수를 값으로 캡처하고, x는 참조로 캡처
• [&, x] : 모든 변수를 참조로 캡처하고, x는 값으로 캡처

 

캡처 목록 사용 예제

다음 예제에서는 변수 a와 b를 값으로 캡처하고 참조로 캡처하는 두 가지 람다 함수를 보여줍니다.

#include <iostream>

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;

    // 값으로 캡처
    auto sum = [a, b]() {
        return a + b;
    };

    std::cout << "Sum: " << sum() << std::endl;

    // 참조로 캡처
    auto increment = [&a, &b]() {
        a++;
        b++;
    };

    increment();
    std::cout << "Incremented a: " << a << ", b: " << b << std::endl;

    return 0;
}

이 예제에서 sum 람다 함수는 a와 b를 값으로 캡처하여 a + b를 반환합니다. increment 람다 함수는 a와 b를 참조로 캡처하여 두 변수를 증가시킵니다.

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함수 객체 (Function Objects)

함수 객체는 함수처럼 동작하는 객체로, operator()를 오버로딩하여 함수 호출 연산자를 정의합니다. 함수 객체는 상태를 가질 수 있으며, 함수 호출 간에 데이터를 유지할 수 있습니다.

 

기본 예제

다음 예제에서는 Print라는 함수 객체를 정의하고, std::for_each 알고리즘을 사용하여 벡터의 각 요소를 출력합니다.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

struct Print {
    void operator()(int x) const {
        std::cout << x << " ";
    }
};

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 함수 객체 사용
    std::for_each(vec.begin(), vec.end(), Print());
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

이 예제에서 Print 구조체는 operator()를 오버로딩하여 int 값을 출력합니다. std::for_each는 벡터의 각 요소에 대해 Print 객체를 호출합니다.

 

상태를 가지는 함수 객체

함수 객체는 상태를 가질 수 있어 함수 호출 간에 데이터를 유지할 수 있습니다. 다음 예제에서는 Counter라는 함수 객체를 정의하고, 함수 호출 간에 count 상태를 유지합니다.

#include <iostream>

struct Counter {
    int count;

    Counter() : count(0) {}

    void operator()(int x) {
        count += x;
    }
};

int main() {
    Counter counter;

    counter(5);
    counter(10);

    std::cout << "Counter: " << counter.count << std::endl;

    return 0;
}

 

이 예제에서 Counter 구조체는 count 상태를 가지며, operator()를 오버로딩하여 count에 x 값을 더합니다. main 함수에서 counter 객체는 5와 10을 더해 최종 count 값은 15가 됩니다.

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실습 문제

문제 1: 람다 함수를 사용하여 벡터의 짝수 요소만 출력

벡터의 짝수 요소만 출력하는 람다 함수를 작성하세요.

 

해설:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

    std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int x) {
        if (x % 2 == 0) {
            std::cout << x << " ";
        }
    });
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

 

이 예제는 std::for_each 알고리즘과 람다 함수를 사용하여 벡터의 짝수 요소만 출력합니다.

 

문제 2: 함수 객체를 사용하여 벡터의 합계 계산

벡터의 요소 합계를 계산하는 함수 객체를 작성하세요.

 

해설:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

struct Sum {
    int total;

    Sum() : total(0) {}

    void operator()(int x) {
        total += x;
    }
};

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    Sum sum = std::for_each(vec.begin(), vec.end(), Sum());
    std::cout << "Sum: " << sum.total << std::endl;

    return 0;
}

 

이 예제는 Sum이라는 함수 객체를 정의하고, std::for_each 알고리즘을 사용하여 벡터의 요소 합계를 계산합니다.

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이제 1일차의 학습을 마쳤습니다. 람다 함수와 함수 객체에 대해 상세히 학습하고 실습 문제를 풀어보았습니다.

 

질문이나 피드백이 있으면 언제든지 댓글로 남겨 주세요. 내일은 "고급 템플릿 프로그래밍"에 대해 다루겠습니다.