ラムダ式って何が便利なのです？？

C++のラムダ記法ってありますよね。
あれって何が便利なのですか？？
暗黙のうちにクラスが生成されているんですよね。

よく関数型プログラミングとかを調べると、javascriptのラムダ式・・・とかが出てきます。
C++のラムダ式も関数型プログラミングと関係があるんですか？
関数型プログラミングはオブジェクト指向の正当な後継である
 今さら聞けない！関数型プログラミングとは【初心者向け】

関数型プログラミングのメリットがわかれば、ラムダ式のメリットも分かるのではないかと思っているのですが・・・
この関数型プログラミングとは一体なんなのか・・・調べてみたのですが、なんかピンと来ません。

[自分がラムダ式を使っていて思ったこと]
・関数を記述するのにイチイチmain関数の外にカーソルを移動しなくて済む。
・ラムダ式の記述の仕方がかっこいい♡

(関数の中に関数の定義を記述できるのはgcc拡張のトランポリンコードと同じですよね。
トランポリンが便利だと思ったことはないんですが・・・)

と・・・これくらいですかね・・・

私の勝手な想像（妄想）　↓

//数学的な書き方

     10
sum = ∑ k　　　　// 55
     k = 1

main関数内・・・

C++
1//Normal
2
3int sum = 0;
4
5for(int i = 1; i < 11; i ++ )
6    sum += i;

C++
1//Lambda
2
3auto f = []{
4   int sum = 0;
5   for(int i = 1; i < 11; i++)
6       sum += i;
7   return sum;
8}();
9
10// intは別にautoでも良い

このように見比べるとですね・・・
キリの良い単位が関数単位で分割されている・・・といいますか・・・なんといいますか。
関数単位で処理を扱っているように見えませんか？？
処理が細かくわけられている・・・みたいな？

だから何？？って感じなんですが・・・

ラムダ記法による関数って何が便利なのでしょうか？？
教えてください。

行動規範の内容に同意します

回答5件

ベストアンサー

ラムダ式が真価を発揮するのはクロージャを使っているときです。C++ではキャプチャという機能で限定的なクロージャを提供しています。(なぜ限定的かは後述)

例えば、下記のようなコードを見てください。

C++
1#include <functional>
2#include <iostream>
3
4std::function<int(int)> createMultiple(int mp)
5{
6	return [mp](int i) { return i * mp; };
7}
8
9int main()
10{
11	auto triple = createMultiple(3);
12	auto quadruple = createMultiple(4);
13	int x = 42;
14	std::cout << x << u8"の三倍は" << triple(x) << u8"で、四倍は"
15		  << quadruple(x) << u8"です。" << std::endl;
16	return 0;
17}

上は任意の数の倍数にする関数を作る関数です。関数を返す関数自体はラムダ式を使わなくても可能ですが、重要なのは、与えられた引数を用いて関数を作るという所です。createMultiple()に与えた引数をキャプチャでコピーしておくことによって、その引数を使った(内包した)関数が作れています。通常の関数定義ではキャプチャの機能がありませんので、同じことはできません。

※ createMultiple()が終了後にmpは破棄されるため、ここでのキャプチャはコピーでなくてはなりません。参照にした場合の動作は未定義になります。

もし、ラムダ式を使わなかったら、下記のようにクラスを作る必要があります。

C++
1#include <iostream>
2
3class Multiple
4{
5private:
6	int mp;
7
8public:
9	Multiple(int mp) : mp(mp) {}
10	int operator()(int i) { return i * this->mp; }
11};
12
13int main()
14{
15	Multiple triple(3);
16	Multiple quadruple(4);
17	int x = 42;
18	std::cout << x << u8"の三倍は" << triple(x) << u8"で、四倍は"
19		  << quadruple(x) << u8"です。" << std::endl;
20	return 0;
21}

やっていることはほぼ一緒ではあるのですが、ラムダ式よりも冗長で複雑です。

上のサンプルコードについて、テンプレートを使えば似たようなことは出来るという人がいるかも知れません。

C++
1#include <functional>
2#include <iostream>
3
4template <int mp> int multiple(int i) { return i * mp; }
5
6int main()
7{
8	auto triple = multiple<3>;
9	auto quadruple = multiple<4>;
10	int x = 42;
11	std::cout << x << u8"の三倍は" << triple(x) << u8"で、四倍は"
12		  << quadruple(x) << u8"です。" << std::endl;
13	return 0;
14}

残念ながら、これは3や4が静的に決定できるから出来るだけで、もし、プログラムの引数で指定するなどと言った場合にテンプレートの方法では実現できません。

【キャプチャは限定的なクロージャ】

本来、クロージャはその関数が定義されるときの環境をその関数に内包させることですが、C++では関数が終わると同時に環境は捨てられます。そのため、キャプチャという機能で、その環境でアクセス可能な変数をコピーまたは参照するようになっています。環境そのものが関数に内包される他の言語とは性質が異なりますので注意が必要です。なお、環境を内包するにはGCが存在しなければ制御することは難しいと考えらるため、GCが無いC++において、キャプチャは現実的な選択だと思われます。

上記以外に関数を引数に取る関数(std::sort()等)に対して、その場で引数にする関数を書けるという利点がありますが、ちょっと便利になる程度のおまけ程度の機能だと私は思っています。

【追記：ラムダ式と関数型プログラミングとの関係】

関数型プログラミングとはプログラミングにおける考え方(コードの組み立て方)の一つです。ただの考え方なので、言語仕様に強く依存するわけではありません。最低限、関数が第一級オブジェクトにできる(または擬似的にできる)のであれば、どのような言語でもほとんど取り入れることが出来ると考えられています。しかし、関数型プログラミングがしやすいかしにくいかは別の話です。

ラムダ式は関数型プログラミングにおいて必須であるというわけでは無く、無いと不便で仕方が無いという程度のものです。関数型プログラミングはさまざまな手法の寄り集まりではありますが、クロージャーを備えたラムダ式を使うことを前提としている手法も多くあります(上のラムダ式のコードはその一例です)。擬似的なラムダ式で実現することも不可能ではないですが、大変面倒で冗長な処理になってしまうことでしょう。つまり、C++で関数型プログラミングを行う場合、ラムダ式は、必須とは言えないまでも、無い場合は酷く冗長でわかりにくいコードになってしまうと言うことです。

では、関数型プログラミングとは何か？どうしてもそう言えるのか？を説明しようとすると、ちょっと感覚的なこともあるので、関数型プログラミングそのものを知らないと言葉で説明するのは難しいです。Haskellのような本物の関数型言語を一度やってみるといいかもしれません。

ついでに、ラムダ式がなかったC++11より前のC++03時代はどうだったのかというと、boostを使って頑張っている記事を見つけたので、紹介しておきます。

関数型言語 C++ - 兼雑記
 C++ で SICP - memologue

※ 2006年の記事ですので、C++11以降では全く事情が異なることに注意してください。

投稿2018/01/28 13:09

編集2018/01/28 14:24

raccy

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