C++ 정리 - Functional Programming

Functional Programming

함수형 프로그래밍(Function Programming)

• 함수를 변수처럼 사용하는 프로그래밍 방식이다.

std::function

• std::function은 Callable들을 객체의 형태로 보관할 수 있는 객체이다.
  • Callable : C++에서 ()를 붙여서 호출할 수 있는 모든 것을 의미한다.
    • 함수, 함수 포인터, 람다 표현식, 함수 객체(Functor=Functon Object) 등
      • 함수 객체 : 함수처럼 호출 가능한 클래스 객체로 operator()를 통해 구현된다.
• std::function에 멤버 함수를 포함하는 경우, 어떤 클래스의 객체인지 명시해줘야 한다.
  • std::function<int(A&)> f1 = &A::some_func;

std::bind

• std::bind는 함수에 특정 인자를 붙여준다.
• 인자로 reference를 전달하고 싶은 경우, std::ref 함수를 사용한다. (const reference의 경우, std::cref)

void add(int x, int y) {
  std::cout << x << " + " << y << " = " << x + y << std::endl;
}

void subtract(int x, int y) {
  std::cout << x << " - " << y << " = " << x - y << std::endl;
}

int main() {
  auto add_with_2 = std::bind(add, 2, std::placeholders::_1);
  add_with_2(3);

  // 두 번째 인자는 무시된다.
  add_with_2(3, 4);

  auto subtract_from_2 = std::bind(subtract, std::placeholders::_1, 2);
  auto negate = std::bind(subtract, std::placeholders::_2, std::placeholders::_1);

  subtract_from_2(3);  // 3 - 2 를 계산한다.
  negate(4, 2);        // 2 - 4 를 계산한다
}

람다 표현식(Lambda Expression)

• 람다 표현식은 함수 포인터나 함수 객체를 정의하지 않고 필요한 지점에서 이름 없는 함수 객체(익명 함수)를 만드는 방법이다.
• 람다 표현식에 의해 생성되는 객체 인스턴스를 클로저(Closure)라고 한다.
• 람다 캡처(Lambda Capture)를 통해 함수 외부에 있는 변수를 복사 혹은 참조할 수 있다.
  • 함수 외부에 있는 변수가 복사되거나 참조되는 시점은 클로저가 생성될 때이다.
  • 자세한 규칙은 cpp reference lambda capture 참고
• 클로저의 타입은 std::function으로 표현할 수도 있지만 auto를 사용하여 컴파일러가 추론하는 것이 속도와 메모리 측면에서 좋다.
  • auto를 사용하는 변수는 클로저와 같은 타입이므로 필요한 크기의 메모리만 사용한다. 그러나 std::function을 사용하는 변수는 고정된 메모리 크기를 사용하여 더 많은 메모리를 소비하며, 만약 클로저가 고정된 메모리 크기보다 크다면 heap 메모리에 저장해야 한다.
  • std::function은 구현 세부 사항들(간접 함수 호출, 인라인화 제한)이 함수 호출을 느리게 만들어 auto를 사용하는 것보다 호출 속도가 느리다.

// captures, paramters, return type, statement로 구성되어 있다.
[my_mod](int v_) -> int { return v_ % my_mod; }