Programação Funcional em C++: Recursos Modernos e Exemplos

Programação Funcional em C++: Recursos Modernos e Exemplos

Programação Funcional (PF) é um paradigma no qual os cálculos são tratados como a avaliação de funções matemáticas, evitando mudanças de estado e dados mutáveis. Embora C++ seja tradicionalmente associado à programação orientada a objetos e procedural, a partir do C++11 e especialmente no C++14/17/20, a linguagem ganhou ferramentas poderosas para o estilo funcional. Neste artigo, vamos explorar os conceitos-chave que tornarão seu código em C++ mais conciso, seguro e expressivo.

1. Expressões Lambda e Closures

Expressões lambda são funções anônimas que podem ser usadas no local. Elas se tornaram a base da programação funcional em C++. A lambda captura variáveis do ambiente (closure) e pode ser passada para algoritmos da STL.

Sintaxe da Expressão Lambda

auto lambda = [captura](parâmetros) -> tipo_retorno { corpo };

Exemplo: Ordenação com Lambda

#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>

int main() {    std::vector<int> nums = {5, 2, 8, 1, 9};        // Ordenação decrescente    std::sort(nums.begin(), nums.end(),               [](int a, int b) { return a > b; });        for (int n : nums) std::cout << n << " "; // 9 8 5 2 1    return 0;}

Closures: Captura por Valor e por Referência

#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>

int main() {    int threshold = 5;    std::vector<int> data = {1, 6, 3, 8, 2};        // Captura por valor [=] - cópia de threshold    auto count_greater = std::count_if(data.begin(), data.end(),                                         [=](int x) { return x > threshold; });        // Captura por referência [&] - pode modificar    auto modify = [&](int &x) {         if (x < threshold) x += threshold;     };    std::for_each(data.begin(), data.end(), modify);        std::cout << "Count: " << count_greater << ""; // Count: 2    for (int n : data) std::cout << n << " "; // 6 6 8 8 7    return 0;}

2. Functors e std::function

Functors são objetos de classes que sobrecarregam o operador operator(). Eles podem armazenar estado e se comportar como funções. std::function é um wrapper polimórfico para armazenar qualquer objeto invocável.

Exemplo de Functor

#include <iostream>

class Adder {private:    int base;public:    Adder(int b) : base(b) {}    int operator()(int x) const { return base + x; }};

int main() {    Adder add5(5);    std::cout << add5(10) << ""; // 15    std::cout << add5(20) << ""; // 25    return 0;}

std::function: Wrapper Universal

#include <iostream>#include <functional>#include <vector>

void process(const std::vector<int>& data, std::function<bool(int)> predicate) {    for (int x : data) {        if (predicate(x)) std::cout << x << " ";    }    std::cout << "";}

int main() {    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6};        // Pode passar lambdas    process(numbers, [](int n) { return n % 2 == 0; }); // 2 4 6    process(numbers, [](int n) { return n > 3; });      // 4 5 6        // E functors    struct GreaterThan {        int limit;        bool operator()(int n) const { return n > limit; }    };    process(numbers, GreaterThan{4}); // 5 6    return 0;}

3. Algoritmos STL no Estilo Funcional

A biblioteca STL fornece diversos algoritmos que se combinam perfeitamente com lambdas e functors. Em vez de loops, use std::transf