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[궁금시리즈] 6-6. 람다식(Lambda Expression)은 왜 등장했을까?

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현대 C#에서 가장 자주 볼 수 있는 문법 중 하나가 바로 람다식이다.   예를 들어

numbers.Where(x => x > 10);

또는

button.Click += () =>
{
    Console.WriteLine("Click");
};

이처럼 => 연산자는 거의 모든 C# 프로젝트에서 사용된다.   하지만 람다식은 새로운 실행 방식이 아니다. 람다는 Delegate를 더 간결하고 읽기 쉽게 작성하기 위해 등장한 문법이다.   이번 글에서는 람다가 왜 등장했으며 내부적으로 어떻게 동작하는지 알아보자.

익명 메서드의 한계

이전 글에서 익명 메서드를 살펴보았다.

Action<string> print =
    delegate (string message)
{
    Console.WriteLine(message);
};

메서드 이름은 없어졌지만 여전히 코드가 길다.   특히

Action<string>

에서 이미 매개변수가 string이라는 것을 알 수 있는데   다시

delegate (string message)

를 작성해야 한다.   즉, 컴파일러가 이미 알고 있는 정보를 개발자가 반복해서 적고 있었다.

더 짧게 표현할 수 없을까?

그래서 등장한 것이 람다식이다.   같은 코드를

Action<string> print =
    message =>
{
    Console.WriteLine(message);
};

처럼 작성할 수 있다.   컴파일러가 이미

Action<string>

을 보고 매개변수 타입을 알고 있기 때문에 타입을 생략할 수 있다.

=> 는 무엇을 의미할까?

람다 연산자인

=>

는   “입력을 받아” ↓ “이 동작을 수행한다.” 라는 의미를 가진다.   예를 들어

x => Console.WriteLine(x);

는 개념적으로

x를 입력받아서

↓

Console.WriteLine(x)를 실행한다.

라는 의미이다.

Expression Lambda

가장 많이 사용하는 형태이다.

x => x * x

한 줄짜리 식(Expression)을 작성한다.   컴파일러가 자동으로

return

을 추가한다.   즉, 다음과 같다.

(int x) =>
{
    return x * x;
}

Statement Lambda

여러 줄의 코드가 필요하면 중괄호를 사용한다.

x =>
{
    Console.WriteLine(x);

    return x * x;
}

이 경우에는 직접

return

을 작성해야 한다.

타입 추론(Type Inference)

람다가 간결한 가장 큰 이유는 타입 추론이다.   예를 들어

Func<int, int> square =
    x => x * x;

에서

Func<int, int>

를 보고 컴파일러는

x는 int

↓

반환도 int

라는 것을 이미 알고 있다.   그래서

(int x)

를 작성하지 않아도 된다.   물론 명시적으로 작성하는 것도 가능하다.

Func<int, int> square =
    (int x) => x * x;

두 코드는 동일하게 동작한다.

람다는 Delegate일까?

많은 사람들이 람다가 새로운 객체라고 생각한다.   하지만 다음 코드를 보자.

Action action =
    () => Console.WriteLine("Hello");

결국 람다는 Action이라는 Delegate에 저장된다.   즉, 람다는 Delegate가 있어야 사용할 수 있다. 람다는 Delegate를 생성하기 위한 문법이다.

실제 컴파일 과정

예를 들어

Action action =
    () => Console.WriteLine("Hello");

를 작성하면 컴파일러는 개념적으로 다음과 비슷한 코드로 변환한다.

void AnonymousMethod()
{
    Console.WriteLine("Hello");
}

Action action = AnonymousMethod;

즉, 람다가 실행되는 것이 아니라 컴파일러가 메서드와 Delegate를 만들어 준다.

실제 .NET에서는 어떻게 사용할까?

람다는 .NET 라이브러리 전반에서 사용된다.   예를 들어

numbers.ForEach(x =>
{
    Console.WriteLine(x);
});

여기서 ForEach()는

Action<T>

를 전달받는다.   또한

Task.Run(() =>
{
    DoWork();
});

역시 람다가 아니라 Action Delegate를 전달하는 것이다.

LINQ 역시

numbers.Where(x => x > 10);

처럼 람다를 사용하지만, 내부적으로는 Predicate 또는 Func Delegate가 전달된다.

즉, 람다는 Delegate를 생성하기 위한 편리한 문법이다.

Expression Tree와는 다르다

여기서 하나 주의할 점이 있다. 람다는 항상 Delegate가 되는 것은 아니다.

예를 들어

Expression<Func<int, bool>>

처럼 사용하면 람다는 코드가 아니라 코드의 구조(Expression Tree) 로 변환된다.   이 기능은 LINQ to SQL이나 Entity Framework처럼 람다를 SQL로 변환해야 하는 기술에서 사용된다.   하지만 일반적인 람다는 대부분 Delegate로 컴파일된다고 이해하면 충분하다. Expression Tree는 이후 Reflection 챕터에서 다시 자세히 살펴보겠다.

실무에서 자주 하는 오해

가장 흔한 오해는

람다는 Delegate와 다른 기능이다.

라는 것이다.   람다는 Delegate를 더 간결하게 생성하기 위한 문법이다. Delegate가 없다면 일반적인 람다도 존재할 수 없다.   또 하나의 오해는

람다가 더 빠르다.

라는 것이다.   람다는 성능을 높이기 위해 만들어진 기능이 아니다. 컴파일 이후에는 대부분 Delegate로 변환되므로, 선택 기준은 가독성과 생산성이다.

마무리

람다식은 익명 메서드를 더욱 간결하게 표현하기 위해 등장한 문법이다. => 연산자를 사용하면 컴파일러가 타입을 추론하고, 필요한 메서드와 Delegate를 자동으로 생성해 주므로 코드를 훨씬 짧고 읽기 쉽게 작성할 수 있다.   하지만 람다식이 새로운 실행 방식을 제공하는 것은 아니다. 대부분의 람다는 결국 Delegate로 컴파일되며, 람다의 진정한 가치는 메서드를 더 자연스럽게 전달하고 조합할 수 있게 해 준다는 데 있다.   다음 글에서는 람다가 지역 변수를 어떻게 기억하는지, 즉 Closure(클로저) 의 동작 원리를 살펴보며 컴파일러가 숨겨서 생성하는 Display Class와 메모리 구조를 알아보겠다.

핵심 정리

  • 람다식은 Delegate를 간결하게 생성하기 위한 문법이다.
  • 익명 메서드의 장황한 문법을 개선하기 위해 등장했다.
  • =>는 입력을 받아 특정 동작을 수행한다는 의미를 가진다.
  • Expression Lambda는 식 하나로 구성되며 반환값을 자동으로 반환한다.
  • Statement Lambda는 여러 줄의 코드를 작성할 수 있다.
  • 컴파일러는 람다를 메서드와 Delegate로 변환한다.
  • 일반적인 람다는 Delegate로 컴파일되며, Expression<Func<…»에서는 Expression Tree로 변환된다.

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