C++ 람다식

게시 2025/03/07 업데이트 2025/03/26

14 분읽는 시간

C++ 람다식

C++ 람다식(Lambda Expression)

1. 람다식이란?

C++의 람다식(lambda expression) 은 익명 함수(anonymous function) 를 정의하는 기능입니다. 기존에는 함수 객체(functor)나 std::function을 사용해야 했던 간단한 연산을 더 쉽게 구현할 수 있도록 도와줍니다.

2. 람다식 기본 문법

기본 구조

[캡처](매개변수) -> 반환타입 { 실행문 };

요소	설명
`[]`	캡처 리스트(Capture List) - 외부 변수 접근 방식 지정
`()`	매개변수(Parameter) - 일반 함수처럼 사용 가능
`-> 반환타입`	반환 타입(Return Type) (생략 가능, 자동 추론됨)
`{ 실행문 }`	람다 본체(Body)

기본 예제

  
#include <iostream>

int main() {
    auto add = [](int a, int b) -> int { return a + b; };
    std::cout << add(3, 5);  // 8
}

익명 함수 []로 시작하며, 함수 포인터나 std::function 없이 즉석에서 함수 생성 가능.

3. 람다식이 도입된 이유

람다식이 도입되기 전에는 함수 포인터와 함수 객체(Functor) 를 사용해야 했지만, 코드가 길고 불편한 점이 많았습니다.

기존 방식의 문제점

1. 함수 포인터 방식

  
bool isEven(int n) { return n % 2 == 0; }
std::find_if(nums.begin(), nums.end(), isEven); // 함수 포인터 사용

전역 함수로 따로 정의해야 하므로 코드가 분리됨.

2. 함수 객체(Functor) 방식

  
struct IsEven {
    bool operator()(int n) { return n % 2 == 0; }
};
std::find_if(nums.begin(), nums.end(), IsEven());

별도의 struct를 정의해야 하므로 코드가 복잡해짐.

3. 람다식 도입 후

  
std::find_if(nums.begin(), nums.end(), [](int n) { return n % 2 == 0; });

불필요한 전역 함수, 구조체 없이 간결한 코드 작성 가능.

4. 람다식의 주요 기능

캡처 리스트(Capture List)

캡처 방식	설명
`[=]`	모든 외부 변수를 값(value)으로 캡처
`[&]`	모든 외부 변수를 참조(reference)로 캡처
`[x]`	`x`만 값(value)으로 캡처
`[&x]`	`x`만 참조(reference)로 캡처
`[=, &y]`	기본적으로 값 캡처, `y`만 참조 캡처
`[&, x]`	기본적으로 참조 캡처, `x`만 값 캡처

  
int x = 10, y = 20;

auto lambda1 = [=]() { return x + y; };  // 값 캡처
auto lambda2 = [&]() { x += 5; };        // 참조 캡처

값 캡처 시 원본 변수 변경 불가, 참조 캡처 시 변경 가능.

`mutable` 키워드

  
int x = 10;
auto lambda = [=]() mutable { x += 5; std::cout << x; };
lambda();  // 15
std::cout << x;  // 10 (외부 x는 변경되지 않음)

mutable을 사용하면 값 캡처한 변수도 변경 가능하지만, 외부 변수에는 영향을 주지 않음.

반환 타입 자동 추론

  
auto add = [](int a, int b) { return a + b; };  // 반환 타입 자동 추론

반환 타입을 명시하지 않으면 컴파일러가 자동으로 결정.

5. 람다식의 활용

STL 알고리즘과 함께 사용

  
std::for_each(nums.begin(), nums.end(), [](int n) { std::cout << n * 2 << " "; });

STL과 조합하여 코드 간결화 가능.

`std::function`과 조합

  
std::function<int(int, int)> add = [](int a, int b) { return a + b; };

std::function을 사용하면 람다식을 함수 객체처럼 저장 가능.

멀티스레딩 활용

  
std::thread t([]() { std::cout << "Thread 실행!" << std::endl; });
t.join();

람다식을 스레드에 전달하여 간결한 병렬 처리가 가능.

6. 람다식의 단점

7. 결론

람다식은 기존 함수 포인터, 함수 객체(Functor)의 단점을 해결하기 위해 도입됨.
STL과의 조합이 훨씬 쉬워지고, 코드가 간결해지면서 가독성이 크게 향상됨.
함수 포인터나 Functor보다 직관적이고, 로컬 변수를 캡처할 수 있어 유용함.
디버깅이 어렵고, 잘못된 사용 시 성능 저하 및 버그 발생 가능성이 있음.

C++ 람다식과 일급 객체, 일급 함수, 캡처 개념 정리

1. 람다식과 일급 객체(First-Class Citizen), 일급 함수(First-Class Function)의 관계

람다식은 일급 함수(First-Class Function) 개념과 밀접한 관련이 있으며, C++에서 함수를 일급 객체(First-Class Citizen)처럼 다룰 수 있도록 해줍니다. 이를 이해하기 위해 일급 객체와 일급 함수 개념을 먼저 살펴보겠습니다.

2. 일급 객체(First-Class Citizen)란?

정의

프로그래밍 언어에서 일급 객체(First-Class Citizen) 란 다음 조건을 만족하는 값(객체)을 의미합니다.

변수에 저장 가능 (함수나 객체를 변수에 할당할 수 있음)
함수의 인자로 전달 가능 (함수를 다른 함수의 매개변수로 전달 가능)
함수의 반환값으로 사용 가능 (함수가 함수를 반환 가능)
동적으로 생성 가능 (실행 중에 함수나 객체를 생성할 수 있음)

C++에서 기본적인 변수(int, double 등)는 일급 객체이며, C++11 이후 함수도 일급 객체처럼 다룰 수 있음.

3. 일급 함수(First-Class Function)란?

정의

일급 함수(First-Class Function) 란 “함수를 변수처럼 다룰 수 있는 개념” 을 의미합니다. 즉, 함수를 값처럼 저장하고, 인자로 전달하며, 반환할 수 있음을 뜻합니다.

(1) 함수 포인터: 가장 기본적인 일급 함수 사용 방식

  
void hello() {
    std::cout << "Hello, World!\n";
}

int main() {
    void (*funcPtr)() = hello;  // ✅ 함수 포인터로 저장
    funcPtr();  // Hello, World!
}

함수 포인터를 사용하면 함수를 변수처럼 다룰 수 있지만, 사용이 불편함.

(2) `std::function`: 더 유연한 함수 저장 방식

  
#include <functional>

std::function<int(int, int)> add = [](int a, int b) { return a + b; };

int main() {
    std::cout << add(3, 4);  // 7
}

std::function을 사용하면 함수 포인터보다 더 유연하게 함수 저장 가능.

4. 람다식과 일급 함수의 관계

람다식은 “일급 함수를 쉽게 사용하기 위한 문법적 도구”

람다식이 도입되기 전에는 함수 포인터, std::function, 함수 객체(Functor) 등을 사용해야 했음. 람다식을 활용하면 일급 함수 개념을 더 쉽게 활용할 수 있음.

(1) 람다식은 변수를 통해 저장 가능 (일급 함수 성질)

  
auto add = [](int a, int b) { return a + b; };
std::cout << add(3, 4);  // 7

람다식 자체를 변수에 저장하여, 마치 변수를 다루듯이 함수 호출 가능.

(2) 람다식을 함수 인자로 전달 가능

  
std::for_each(nums.begin(), nums.end(), [](int n) {
    std::cout << n * 2 << " ";
});

람다식을 std::for_each의 인자로 전달하여, 실행할 함수를 동적으로 지정 가능.

(3) 람다식을 반환값으로 사용할 수 있음

  
std::function<int(int)> multiplier(int factor) {
    return [factor](int x) { return x * factor; };  // 람다식을 반환
}

함수가 람다식을 반환하여, 동적으로 새로운 함수를 생성할 수 있음.

5. 람다식과 캡처(Capture) 개념

캡처(Capture)란?

람다식 내부에서 외부 변수를 사용할 수 있도록 저장하는 기능. C++의 람다식은 변수의 스코프(Scope)를 넘어서는 접근이 필요할 때, 외부 변수를 복사하거나 참조로 저장할 수 있도록 “캡처” 기능을 제공함.

캡처라는 용어의 의미

컴퓨터 과학(CS)에서 “캡처(Capture)”는 변수를 람다 또는 클로저(Closure) 내부에서 보존하는 과정을 의미합니다. 이 개념은 클로저(Closure)라는 함수형 프로그래밍 개념에서 유래되었으며, C++에서도 람다식이 외부 변수를 저장할 때 “캡처”라는 용어를 사용합니다.

클로저(Closure)란?

함수 내부에서 외부 변수에 접근할 수 있도록 저장하는 기능.
함수형 프로그래밍 언어(Python, JavaScript 등)에서 일반적으로 사용됨.
C++의 람다식도 클로저와 유사한 방식으로 동작하여, 캡처 개념을 사용함.

캡처 방식 예제

  
int x = 10, y = 20;

auto lambda1 = [=]() { return x + y; };  // 값 캡처
auto lambda2 = [&]() { x += 5; };        // 참조 캡처