Functional programming in C++

Code examples

C++ 함수형 프로그래밍은 각 장이 이전 장에서 배운 개념을 기반으로 하기 때문에 순차적으로 읽기 권해요.

각 장마다 개념이 build-up 되기 때문에, 챕터를 처음 읽은 후 이해가 안 되는 부분이 있다면 계속 진행하기보다는 다시 보는게 좋아요.

유일한 예외는 8장인데, 영구 데이터 구조가 구현되는 방식에 관심이 없다면 건너뛸 수 있어요.

이 책은 크게 2 부분으로 나뉘어요.

책의 첫 번째 부분은 함수형 프로그래밍 관용어와 이를 C++에 적용하는 방법을 다루고요.

1장에서는 함수형 프로그래밍에 대한 간략한 소개와 함수형 프로그래밍이 C++ 세계에 가져다주는 이점을 설명해요.

2장에서는 고차 함수, 즉 다른 함수를 인수로 받거나 새로운 함수를 반환하는 함수를 다루는데요. C++ 프로그래밍 언어의 표준 라이브러리에서 찾을 수 있는 몇 가지 유용한 > 고차 함수를 통해 이 개념을 설명해요.

3장에서는 일반 C 함수부터 함수 객체와 람다에 이르기까지 C++에서 함수 또는 함수와 유사한 것으로 간주하는 모든 다양한 사물에 대해 설명해요.

4장에서는 기존 함수에서 새로운 함수를 만드는 다양한 방법을 설명해요.

std::바인드와 람다를 사용해 부분 함수를 적용하는 방법을 설명하고요.

커링이라는 함수를 바라보는 또 다른 방법을 보여줘요.

5장에서는 절대 변하지 않는 데이터, 즉 불변 데이터의 중요성에 대해 이야기해요.

변경 가능한 상태를 가질 때 발생하는 문제와 변수 값을 변경하지 않고 프로그램을 구현하는 방법을 설명해요.

6장에서는 지연 평가에 대해 자세히 살펴보아요.

문자열 연결과 같은 간단한 작업부터 동적 프로그래밍을 사용한 알고리즘 최적화까지 그리고 지연 평가를 최적화에 어떻게 사용할 수 있는지 보여줍니다.

7장에서는 사용성과 성능을 개선하기 위한 표준 라이브러리 알고리즘을 현대적으로 재해석한 범위(range)에 대해 설명해요.

8장에서는 불변 데이터 구조, 즉 데이터 구조가 수정될 때마다 이전 버전을 유지하는 데이터 구조에 대해 설명해요.

책의 두 번째 부분에서는 주로 함수형 소프트웨어 설계와 관련된 고급 개념을 다뤄요.

9장에서는 프로그램에서 유효하지 않은 상태를 제거하기 위해 합계형을 사용하는 방법을 보아요. 9장에서는 상속과 std::variant를 사용하여 합계형을 구현하는 방법과 오버로드된 함수 객체를 생성하여 처리하는 방법을 보아요.

10장에서는 일반 유형을 더 쉽게 처리하고 벡터, 옵션, 퓨처와 같은 일반 유형과 함께 작동하는 함수를 작성할 수 있게 해주는 추상화인 함수와 모나드에 대해 알아보아요.

11장에서는 C++ 프로그래밍 언어에서 FP에 유용한 템플릿 메타프로그래밍 기법을 알아보아요. 정적 인트로스펙션 기법, 콜러블 객체, C++에서 템플릿 메타프로그래밍을 사용해 도메인별 언어를 만드는 방법을 살펴보아요.

12장에서는 이 책에서 배운 모든 내용을 결합하여 동시 소프트웨어 시스템 설계에 대한 기능적 접근 방식을 살펴보아요. 이 장에서는 연속 모나드를 사용해 리액티브 소프트웨어 시스템을 구축하는 방법을 알아보아요.

13장에서는 프로그램 테스트와 디버깅에 대한 함수형 접근법을 소개해요.

챕터별 예제

01-.. - Introduction to functional programming
02-.. - Getting started with functional programming
03-.. - Functional objects
04-.. - Creating new functions from the old ones

common 디렉토리 안의 <person.h> 헤더 파일에 정의한 person_t 클래스는 사용하는 챕터 2, 3, 4 예제에서 사용해요.

3rd-party 디렉토리는 챕터 10, 12, 13 예제에서 사용하는 특정 free/libre open source 3rd party 라이브러리를 사용해요.

Running the examples

예제를 실행하기 위한 몇 가지를 살펴보면요.

각 예제 디렉토리에 들어가서 또는 최상위 디렉토리에서 make를 실행하면 예제를 빌드할 수 있어요.
주로 C++14와 C++17에 초점(함수형 프로그래밍 패러다임을 본격 도입한)을 맞춘 내용이에요.
두 언어의 최신 버전은 우리가 사용할 모든 C++17 기능을 지원해요.
모든 예제는 g++ v7.2와 Clang++ v5.0으로 테스트되었습니다.
책 기준 예제는 기존 ericniebler/range-v3 라이브러리를 사용하였는데, 별도로 업데이트한 챕터 7, 10은 g++11 기준 C++20 ranges를 사용하도록 업데이트했어요.
cppreference 와 같이 보면 더욱 좋습니다.

아래는 이 책 8장에서 목표 중 하나인 커링, 고차함수를 사용한 ranges 예제에요. C++코드가 마치 쉘 스크립트와 비슷한 느낌이에요.

// ranges example
// - https://en.cppreference.com/w/cpp/ranges

// // g++ -g -std=c++20 -Wall -o test test.cpp
#include <iostream>
#include <ranges>

int main()
{
	auto const ints = {0, 1, 2, 3, 4, 5};
	auto even = [](int i) { return 0 == i % 2; };
	auto square = [](int i) { return i * i; };
 
	// the "pipe" syntax of composing the views:
	for (int i : ints | std::views::filter(even) | std::views::transform(square))
		std::cout << i << ' ';
 
	std::cout << '\n';
 
	// a traditional "functional" composing syntax:
	for (int i : std::views::transform(std::views::filter(ints, even), square))
		std::cout << i << ' ';
}

// g++ -g -std=c++20 -Wall -o test test.cpp
#include <iostream>
#include <ranges>

int main()
{
	int arr[]{ 1, 2, 3, 4, 5 };
	int product1 = 1;
	for (auto i : arr | std::views::reverse)
	{
		product1 *= i;
		std::cout << "product1 *= i : "  <<  product1 << " *= " << i << '\n';
	}
	int product2 = 1;
	for (auto i : std::views::reverse(arr))
	{
		product2 *= i;
		std::cout << "product2 *= i : "  <<  product2 << " *= " << i << '\n';
	}

	std::cout << "product1 + product2: " << product1 + product2 << '\n';

	return 0;
}

// g++ -g -std=c++23 -Wall -o test test.cpp
// https://en.cppreference.com/w/cpp/ranges/zip_transform_view
#include <array>
#include <iostream>
#include <list>
#include <ranges>
#include <vector>
 
void print(auto const rem, auto const& r)
{
    std::cout << rem << '{'; 
    for (char o[]{0,' ',0}; auto const& e : r)
        std::cout << o << e, *o = ',';
    std::cout << "}\n";
}
 
int main()
{
    auto v1 = std::vector<float>{1, 2, 3};
    auto v2 = std::list<short>{1, 2, 3, 4};
    auto v3 = std::to_array({1, 2, 3, 4, 5});
 
    auto add = [](auto a, auto b, auto c) { return a + b + c; };
 
    auto sum = std::views::zip_transform(add, v1, v2, v3);
 
    print("v1:  ", v1);
    print("v2:  ", v2);
    print("v3:  ", v3);
    print("sum: ", sum);
}

paranlee/manning-fpcpp

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챕터별 예제

Running the examples