类 Python C++ 装饰器

Question

有没有办法像python风格一样在C++中装饰函数或方法？

@decorator
def decorated(self, *args, **kwargs):
     pass

以宏为例：

DECORATE(decorator_method)
int decorated(int a, float b = 0)
{
    return 0;
}

或

DECORATOR_MACRO
void decorated(mytype& a, mytype2* b)
{
}

有可能吗？

Answer 1

std::function 为我提出的解决方案提供了大部分构建块。

这是我提出的解决方案。

#include <iostream>
#include <functional>

//-------------------------------
// BEGIN decorator implementation
//-------------------------------

template <class> struct Decorator;

template <class R, class... Args>
struct Decorator<R(Args ...)>
{
   Decorator(std::function<R(Args ...)> f) : f_(f) {}

   R operator()(Args ... args)
   {
      std::cout << "Calling the decorated function.\n";
      return f_(args...);
   }
   std::function<R(Args ...)> f_;
};

template<class R, class... Args>
Decorator<R(Args...)> makeDecorator(R (*f)(Args ...))
{
   return Decorator<R(Args...)>(std::function<R(Args...)>(f));
}

//-------------------------------
// END decorator implementation
//-------------------------------

//-------------------------------
// Sample functions to decorate.
//-------------------------------

// Proposed solution doesn't work with default values.
// int decorated1(int a, float b = 0)
int decorated1(int a, float b)
{
   std::cout << "a = " << a << ", b = " << b << std::endl;
   return 0;
}

void decorated2(int a)
{
   std::cout << "a = " << a << std::endl;
}

int main()
{
   auto method1 = makeDecorator(decorated1);
   method1(10, 30.3);
   auto method2 = makeDecorator(decorated2);
   method2(10);
}

输出：

Calling the decorated function.
a = 10, b = 30.3
Calling the decorated function.
a = 10

附言

Decorator 提供了一个地方，您可以在其中添加函数调用之外的功能。如果你想简单地传递给std::function，你可以使用：

template<class R, class... Args >
std::function<R(Args...)> makeDecorator(R (*f)(Args ...))
{
   return std::function<R(Args...)>(f);
}

Answer 2

这是我的尝试。在 C++14 下工作（通用 lambda 和返回类型推导）。

#include <iostream>
#include <functional>

/* Decorator function example,
   returns negative (! operator) of given function
*/
template <typename T>
auto reverse_func(T func)
{
    auto r_func =
    [=](auto ...args)
    { 
        return !func(args...); 
    };

    return r_func; 
}

/* Decorator function example,
   prints result of given function before it's returned
*/
template <typename T>
auto print_result_func(T func)
{
    auto r_func = 
    [=](auto ...args)
    {
        auto result = func(args...);
        std::cout << "Result: " << result << std::endl;
        return result;
    };

    return r_func;
}

/* Function to be decorated example,
   checks whether two given arguments are equal
*/
bool cmp(int x, int y)
{
    return x == y;
}

/* Decorator macro */
#define DECORATE(function, decorator) \
    decorator<decltype(function)>(function)

int main()
{
    auto reversed = DECORATE(cmp, reverse_func);
    auto print_normal = DECORATE(cmp, print_result_func);
    auto print_reversed = DECORATE(reversed, print_result_func);
    auto print_double_normal = DECORATE(print_normal, print_result_func);
    auto print_double_reversed = DECORATE(print_reversed, print_result_func);

    std::cout << cmp(1,2) << reversed(1,2) << std::endl;
    print_double_normal(1,2);
    print_reversed(1,2);
    print_double_reversed(1,2);
}

Answer 3

这是 github 上的一个项目，它几乎是关于如何在 C++14 及更高版本中实现此行为的简短教程。这是一个非常灵活的设计，也可以装饰非静态功能。作者也没有使用任何复杂的东西：

https://github.com/TheMaverickProgrammer/C-Python-like-Decorators

Answer 4

您可以使用标记粘贴预处理运算符## 获得这种类型的一些有限功能。见https://gcc.gnu.org/onlinedocs/cpp/Concatenation.html。困难在于，在 C 中，每个函数名都必须在链接时定义，因此函数不是可以像 Python 那样转换的对象。所以在 Python 中，装饰器是有用且良好的风格，但在 C 中，如果有的话，应该谨慎使用这些技巧。

Answer 5

以上所有答案都很复杂并且使用库。 我的回答是迄今为止最简单的，不需要任何库头。

    // "DECORATOR.h"
    #pragma once
    #ifndef DECORATOR_H
    #define DECORATOR_H

    template<typename T>
    class deco
    {
        T* m_func;
     public:
        explicit deco(T func);

        template<typename ...args>
        auto operator()(args... Args);
    }
    #endif // DECORATOR_H

现在在实现文件中执行以下操作

   // "DECORATOR.cpp"
   template<typename T>
   inline deco<T>::deco(T func)
   :m_func(func)
   {
   };

   // implementing the function call operator
   template <typename T>
   template <typename ...args>
   auto deco<T>::operator()(args ...Args)
   {
       //Do some stuff defore the decorated function call
       // ....
       // Call the decorated function.
       auto rv = m_func(Args...);

       //Do some stuff after the function call
       // ....
       return rv;
   }

故事结束。 现在这是在您的代码中使用它的方法。

    // "main.cpp"
    #include "DECORATOR.h"
    #include <stdio.h>  // just for printf()

    // functions to decorate
    int add(int a, int b)
    {
        return a+b;
    };

    int sub(int a, int b)
    {
        return a-b;
    };

    // Main function
    int main()
    {
        // decorate the functions "add", "sub"
        deco<decltype(add)> add_Deco(add);
        deco<decltype(sub)> sub_Deco(sub);

        // call your decorated functions
        printf("result of decorated Add =%d\n", add_Deco(5,2));
        printf("result of decorated Sub =%d\n", sub_Deco(4,3));
        return 0;
    }

这就是伙计们！

优点：

• “deco”类只有一个数据成员 => 内存占用小

• operator() 接受任意数量的参数，因此您可以装饰任何函数而不管其参数数量。

• 简单的实现 => 简单的调试和测试。

缺点：

• 未知！