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问C中类似Python的函数装饰器
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Stack Overflow用户

提问于 2019-10-05 14:56:16

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我试图使用函数指针在C中实现类似Python的函数修饰器，但我得到了奇怪的分段错误错误。

思想是我们有一个装饰器函数，它有内部函数包装器。然后，装饰器将some_function作为参数，将其与其他代码一起放入包装器中，并返回包装器函数。

Python中非常简单的函数修饰器：

def decorator(f):
  def wrapper():
    #do something before
    f()
    #do something after
  return wrapper

def some_func():
  print('Hello')

some_func = decorator(some_func)

我知道Python与C不同，它将函数视为第一类对象，但我想知道是否可以通过使用函数指针在C中模拟相同类型的功能。

我试过这个

void* do_twice(void (*func)())
{
  auto void wrapper()
  { 
    func();
    func(); 
  }

  return &wrapper;
}

void some_func()
{ printf("Hello\n"); }

int main()
{
  void (*fun_ptr)() = &some_func;
  fun_ptr = decorator(fun_ptr);
  fun_ptr();
  return 0;
}

输出

Hello
Segmentation fault

这是有趣的一点。如果我在包装器中声明一个变量，如下所示：

  auto void wrapper()
  {
    int blah=5;
    func();
    func();
  }

然后对分割故障进行修复。有人能解释一下为什么会这样吗？显然，我对指针做了一些错误，而且代码非常不稳定--似乎与主函数无关的添加将导致分段错误再次弹出。

回答 1

Stack Overflow用户

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发布于 2019-10-05 16:25:48

你允许我去C++旅游吗？在这种语言中，有函数式对象，它们是一种可以像函数一样调用的结构：

 struct Wrapper
 {
     /* this is what allows the struct to be called like a function: */
     void operator()(/* can define arbitrary parameters here */)
     { /* some implementation */ }
 };

换句话说，这将允许您编写如下代码：

 Wrapper w; // actually, C++ does more here than C, but that's out of
            // scope of this question...
 w(); // possible due to the operator() defined above

好了，现在让我们把它扩展一下：

 struct Wrapper
 {
     void(*m_f)(void); /* !!! */

     void operator()(void) /* don't want any parameters... */
     {
         printf("before\n");
         m_f();
         printf("after\n");
     }
 };

不想更进一步，C++开发人员现在将处理可访问性(例如，成员m_f只能在类中使用)，并提供一个所谓的构造函数(用于适当地初始化m_f成员)。有了所有这些，使用包装类的最终C++代码可能如下所示：

 Wrapper decorate(void(*f)(void))
 {
     return Wrapper(f); // the fore-mentioned constructor gets called    
 }

 void test(void) { /* do something */ }

 void demo(void)
 {
      Wrapper w = decorate(&test);
      w();
 }

为什么要去旅行？好吧，仔细看看一条具体的路线：

 void(*m_f)(void);

是的，有一个成员变量！Python实际上在内部执行类似的操作。

C的“问题”是，您不能定义自己的函数调用操作符。只有土生土长。因此，最大的问题是:函数指针存储在哪里？

您可以有一个结构，存储函数指针(类似于C++解决方案)，并将其传递给模拟函数调用操作符的自己的函数。实际上，C++解决方案也不会做任何其他事情，仅仅是因为所有这些都隐藏在语法糖后面！

类似的C解决方案可能如下所示：

struct Wrapper
{
    void(*m_f)(void);
};

void executeDecorated(Wrapper w)
{
    printf("before\n");
    w.m_f();
    printf("after\n");
}

void demo(void)
{
    Wrapper w = { &someFunction };
    executeDecorated(w);
    /* do whatever else ... */
    executeDecorated(w);
}