모던 C++의 새로운 기능과 함수형 프로그래밍을 다룬다. 기능이나 개념별로 예제 코드를 작성하고 실행하며 공부할 수 있도록 구성했다. 기본 문법은 자세히 설명하지 않으므로 C++ 사용 경험이 있는 독자를 대상으로 한다. C++ 11 이후의 새로운 기능을 요약해서 배우고, 함수형 프로그래밍에 적용해 보는 과정을 흥미 있게 따라갈 수 있다.

█ 명령형 접근법과 함수형 접근법의 차이
█ 함수형 코드에서 일급 함수와 순수 함수 사용 예시
█ 부작용 방지를 위한 불변 객체 제작법
█ 효과적으로 재귀 알고리즘 설계하기
█ 지연 평가로 더 빠른 코드 만들기
█ 프로그램 응답성 향상을 위한 동시성 사용
█ 코드 최적화를 위한 C++ 표준 라이브러리와 메타프로그래밍 사용법 익히기

이 책은 함수형 패러다임을 적용해서 견고하고 테스트 가능한 프로그램을 개발하고 싶은 OOP에 친숙한 C++ 개발자를 대상으로 한다.

1장 ‘모던 C++과 친숙해지기’에서는 auto, decltype, null 포인터, 범위 기반(range-based) for 루프, 표준 라이브러리, 람다(Lamda) 표현식, 스마트 포인터, 튜플(tuple)처럼 모던 C++의 여러 기능을 두루 살펴보며 모던 C++과 친숙해진다.
2장 ‘함수형 프로그래밍에서 함수 다루기’에서는 일급 함수, 순수 함수, 커링(currying) 등 함수형 프로그래밍의 핵심 개념을 다룬다.
3장 ‘함수에 불변 객체 사용하기’에서는 가변(mutable) 객체를 불변(immutable) 객체로 바꾸는 방법을 알아본다. 불변 객체를 만들기 위해 일급 함수와 순수 함수를 적용해 본다.
4장 ‘재귀 함수 호출’에서는 반복(iteration)과 재귀(recursion)의 차이점을 짚어보고, 재귀가 함수형 프로그래밍에 더 좋은 이유를 알아본다. 재귀의 세 가지 종류인 함수형, 절차형(procedural), 백트랙킹(backtracking)에 대해서도 살펴본다.
5장 ‘지연 평가로 실행 늦추기’에서는 코드 실행을 지연해 더 효율적인 코드 제작법을 배운다. 캐싱과 메모이제이션(memoization)으로 실행 시간을 단축하는 방법도 알아본다.
6장 ‘메타프로그래밍으로 코드 최적화’에서는 메타프로그래밍을 사용해 컴파일 타임에 코드를 실행하는 방법을 배운다. 또 템플릿 메타프로그래밍으로 코드 흐름을 제어해본다.
7장 ‘동시성을 이용한 병렬 실행’에서는 멀티 스레드를 다룬다. 데드락(deadlock)을 방지하기 위한 동기화 기법을 알아보고, 특히 윈도우 OS에서 스레드를 생성하고 실행하는 방법을 배운다.
8장 ‘함수형 방식으로 코드 작성하기’에서는 지금까지 공부한 내용을 기반으로 함수형 코드로 프로그램을 만들어 본다. 그리고 개발 도중 예상하지 못한 결과가 나타나거나 크래시가 발생했을 때 해결 방안을 찾기 위한 디버깅 방법도 알아본다.

함수형 프로그래밍(Functional Programming)은 프로그램 구조 스타일 중 하나로, 공유 상태(shared state), 가변 데이터(mutable data), 작용(side-effects)을 배제하는 순수 함수(pure function)로 구성된다. 수학에서 다루는 함수와 유사한데, 출력 값은 인수에만 의존하므로 동일한 입력에는 항상 같은 결과를 반환한다. 함수형 프로그래밍의 근본 개념은 문제 해결 방법으로 기존 패러다임과 다르게 함수의 활용을 강조하는 것이다.
함수형 프로그래밍은 명령형(imperative)에 대비되는 선언형(declarative)이다. 이 말은 프로그래밍이 명령(statement) 대신, 표현식(expression)과 선언(declaration)으로 이루어진다는 뜻이다. 함수형 프로그래밍에서는 순수 함수를 사용하므로 프로그램의 상태가 예상과 다르게 변하는 현상, 이른바 부작용을 방지한다. 반면 명령형 프로그래밍에서 프로그램 상태는 보통 객체의 함수 간에 공유되며 빈번하게 변경된다.
한편 표현식이 평가되면 명령형 프로그래밍에서는 결과 값이 변수에 대입된다. 예를 들어 함수 내에 여러 개의 표현식이 있다면, 최종 결과 값은 마지막 변수 상태에 영향을 받는다. 상태는 끊임없이 변할 수 있으므로 실행 순서가 매우 중요하다.
반면 함수형 프로그래밍에서는 기존 변수의 값을 바꾸는 대입은 금지되며, 만약 대입이 필요하다면 기존 변수를 사용하지 말고 새로운 변수를 만들어야 한다. 무엇보다 함수형 코드는 명령형이나 OOP 코드에 비해 더 간결하고 예상 가능하며 테스트가 쉽다.
하스켈(Haskell)이나 스칼라(Scala)처럼 함수형 프로그래밍을 염두에 두고 설계된 언어도 있지만, C++ 역시 언어의 여러 기능을 활용해 함수형 코드 작성이 가능하다는 점을 이 책을 통해 배우게 될 것이다.

위스누 앤거로(Wisnu Anggoro)

C# MCP(Microsoft Certified Professional)이며 경험 많은 C/C++ 개발자다. 팩트출판사에서 『Boost.Asio C++ Network Programming』(2013)과 『Functional C#』(2017)을 집필했다. 약 20년 전 고등학생 때부터 프로그래밍을 시작했으며, MS-DOS 환경에서 BASIC을 사용해 프로그램을 만들기 시작했다. 심(SIM) 카드 OS 포팅, 개인화, PC/SC 통신 등 C#과 C/C++을 필요로 하는 스마트카드 프로그래밍과 데스크톱, 웹 개발에 풍부한 경험을 갖고 있다. 현재 스마트카드의 혁신적인 기술을 전문으로 하는 인도네시아 기업 CIPTA에서 선임 스마트카드 소프트웨어 개발자로 일하고 있다.

C++는 대표적인 객체 지향 언어이므로 함수형 프로그래밍과의 조합이 다소 어색해 보이는 게 사실이다. 그렇지만 C++가 어떤 언어인가? C++는 성능에 민감한 서버 영역에서부터 임베디드, 데스크톱 환경을 아우르는 GUI 영역까지 40년 가까운 기간 동안 프로그래밍 언어의 절대 강자 역할을 이어오고 있다. 또한 C++11부터는 프로그램 개발을 쉽고 효과적으로 도와주는 새롭고 다양한 기능이 추가되면서 모던 C++라는 풋풋한 새내기(!) 같은 이름까지 얻게 됐다. 모던 C++의 다양한 기능을 활용하면 함수형 프로그래밍의 특징인 일급 함수, 불변 객체, 맵, 필터, 폴드 등도 큰 어려움 없이 구현할 수 있다.
이 책은 모던 C++를 비롯한 C++의 여러 기능을 사용해 함수형 프로그램을 개발하는 방법을 설명한다. 그리 길지 않은 예제 코드를 곁들여 설명하므로 따라가기 수월하며, 함수형 프로그래밍을 궁금해하는 C++ 개발자들이 흥미를 가질 내용이 가득하다. 함수형 프로그래밍과 성능, 그리고 확장성까지 다뤘다면 하는 아쉬움이 있지만, 제가 알기로 C++를 함수형 프로그래밍을 본격적으로 다룬 책은 이 책이 처음이 아닐까 생각한다. 몇 가지 약점이 있지만 가벼운 마음으로 따라가면서 알고 있던 내용은 확실히 다지고, 몰랐던 개념이나 함수 사용법 등을 새로 익히다 보면 함수형 프로그래밍의 기본 개념을 잡는데 충분할 것이다.

김현욱

스마일게이트, 엔씨소프트 등에서 게임 플랫폼을 개발했다. C++, 얼랭(Erlang), 파이썬, Go를 좋아하며, 오픈소스 기여와 스택 오버플로 활동을 틈틈이 하고 있다. 『크로스 플랫폼 개발을 위한 C# 7과 닷넷 코어 2.0』(에이콘, 2018)을 번역했다.