[C++] 람다 함수 활용 방법 (Lambda Expression)

람다 함수 (Lambda Expression) 정의

람다 함수란 이름 없이 정의할 수 있는 익명의 함수를 의미한다. 코드 내에서 간단하게 함수를 정의하고 바로 사용할 수 있다. 그리고 STL (표준 템플릿 라이브러리)와 함께 유용하게 활용될 수 있다.

 

기본 문법은 다음과 같다.

[capture_list] (parameters) -> return_type {
    // Function body
};

 

• capture_list: 외부 변수를 람다 내에서 사용할 수 있도록 캡쳐하는 부분이다. 람다 함수는 기본적으로 람다 함수가 선언된 영역의 변수를 활용할 수 있다.
• parameters: 함수의 인자 목록을 의미한다.
• return_type: 반환 타입이며, 생략 가능하다. 컴파일러가 추론할 수 있다.
• Function body: 실제 람다의 함수 기능들이 작성되는 구문이다.

 

외부 변수 캡쳐는 다음과 같이 쓸 수 있다.

• [ ] : 외부 변수를 캡쳐하지 않는다. 사용하지 않는다는 의미이다
• [ = ] : 모든 외부 변수를 값으로 캡쳐하며, 읽기전용으로 람다 함수 내부에서 사용할 수 있다.
• [ & ] : 모든 외부 변수를 참조로 캡쳐하며, 읽기 및 수정이 가능하다.
• [ x, &y ] : 외부 변수 x를 값으로 캡쳐하고, y는 참조로 캡쳐한다.
• [ = , &y] : 외부 변수 y는 참조로 캡쳐하고, 나머지 외부 변수는 값으로 캡쳐한다.

 

람다 함수 (Lambda Expression) 예제

람다 함수는 다음과 같이 활용될 수 있다.

#include <iostream>

int main() {
    int x = 10;
    int y = 20;

    // 값으로 캡처: [=]
    auto printSum = [=]() {
        std::cout << "Sum: " << (x + y) << std::endl;
    };

    printSum(); // Sum: 30

    // 참조로 캡처: [&]
    auto increaseX = [&]() {
        x += 5;
    };

    increaseX();
    std::cout << "Updated x: " << x << std::endl; // Updated x: 15

    return 0;
}

 

람다 함수 printSum의 외부 변수, x, y을 값으로 캡쳐하여 x + y 값을 출력하는 코드를 보여준다. 또한 [ & ] 참조로 캡쳐하여 외부 변수를 수정할 수도 있다. 람다 함수는 정의 단계에서 동작하지 않으며, 정의된 이후 실행 부분에서 동작하게 된다.

 

 

람다 함수 (Lambda Expression) 예제 2

또한 STL과도 활용될 수 있다. 대표적으로 std::for_each 알고리즘 함수가 있다.

std::for_each는 반복자 구간 (Iterator Range) 내의 각 원소에 대해 주어진 함수를 실행하는 알고리즘 함수이다. 기본형은 다음과 같다.

#include <algorithm>  // std::for_each
#include <iterator>   // std::begin, std::end

std::for_each(first, last, func);

• first: 반복이 시작될 Iterator
• last: 반복이 종료될 Iterator
• func: 각 원소에 대해 실행할 함수 (람다 또는 일반함수)

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

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

    // 모든 원소에 대해 2를 곱한다.
    std::for_each(numbers.begin(), numbers.end(), [](int &n) {
        n *= 2;
    });

    // 결과 출력
    for (int n : numbers) {
        std::cout << n << " "; // 2 4 6 8 10
    }

    return 0;
}

 

std::for_each 함수의 3번째 인자는 함수를 받는데, 람다 함수를 통해, 인자 내부에서 함수 선언을 할 수 있다. 람다 함수 대신, 함수 포인터를 활용할 수도 있다.

 

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

void printSquare(int n) {
    std::cout << n * n << " ";
}

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

    // 함수 포인터 사용
    std::for_each(numbers.begin(), numbers.end(), printSquare);

    return 0;
}

 

위 코드에서 std::for-each의 함수인자는 이전에 선언되었던 printSquare가 사용되었다. 

 

람다 함수 (Lambda Expression) 예제 3

std::function과도 함께 사용될 수 있다. std::function은 C++11에 도입된 일반화된 함수 래퍼이다. 람다 함수, 함수 포인터, 모두 감쌀 수 있다. 가변적인 함수 타입을 정의할 때 사용된다.

#include <functional>  // std::function 사용을 위해 필요

std::function<반환타입(인자 목록)> 함수이름;

• 반환타입: 함수가 반환하는 데이터 타입
• 인자목록: 함수가 받을 매개변수 타입
• 함수이름: 함수 객체의 이름

std::function은 함수를 감싸고 다른 함수에서 인자로 사용될 때 활용될 수 있다.

#include <iostream>
#include <functional>

int main() {
    // std::function을 사용해 람다 표현식 감싸기
    std::function<int(int, int)> add = [](int a, int b) {
        return a + b;
    };

    int result = add(10, 20); // 람다를 함수처럼 호출
    std::cout << "10 + 20 = " << result << std::endl; // 10 + 20 = 30

    return 0;
}

 

위 코드에서 람다함수는 std::function 함수인 add에 선언되었고, 이는 다시 여러번 호출되어 활용될 수 있다.

 

std::function은 다음과 같은 이점을 갖고 있다.

• 다양한 함수 타입 (람다, 함수 포인터, 일반 함수)등을 하나의 인터페이스로 통합한다.
• 함수 포인터와 달리, 캡쳐된 람다도 담을 수 있다.
• 동적으로 함수 변경이 가능하며, Null 상태 체크가 가능하다.
• 멀티쓰레드 환경에서 안전한 복사가 가능하다.

 

람다 함수 예시