2011-07-28 18 views
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¿Hay alguna forma de sobrecargar, por ejemplo, el operador >> para la composición de funciones? El operador debe trabajar sin problemas en lambdas, así como std::function?Cómo sobrecargar un operador para la composición de funcionales en C++ 0x?

Requisitos:

  • La solución no debe incluir anidado bind llamadas,
  • el operando de la izquierda puede ser de un tipo funcional, con un número arbitrario de parámetros, y
  • ningún objeto más de una función instancia debe ser creada.

Aquí está un ejemplo rápido y sucio que ilustra el comportamiento deseado:

#include <iostream> 
#include <functional> 

using namespace std; 

// An example of a quick and dirty function composition. 
// Note that instead of 'std::function' this operator should accept 
// any functional/callable type (just like 'bind'). 
template<typename R1, typename R2, typename... ArgTypes1> 
function<R2(ArgTypes1...)> operator >> (
       const function<R1(ArgTypes1...)>& f1, 
       const function<R2(R1)>& f2) { 
    return [=](ArgTypes1... args){ return f2(f1(args...)); }; 
} 

int main(int argc, char **args) { 
    auto l1 = [](int i, int j) {return i + j;}; 
    auto l2 = [](int i) {return i * i;}; 

    function<int(int, int)> f1 = l1; 
    function<int(int)> f2 = l2; 

    cout << "Function composition: " << (f1 >> f2)(3, 5) << endl; 

    // The following is desired, but it doesn't compile as it is: 
    cout << "Function composition: " << (l1 >> l2)(3, 5) << endl; 

    return 0; 
} 
+0

Funciona si reemplaza 'auto' por' std :: function <...> '. La plantilla solo coincide con el tipo exacto, pero las lambdas no son del tipo 'std :: function'. –

+1

@Kerrek: La pregunta es sobre cómo hacer que el operador sobrecargado funcione tanto para 'auto' como' std :: function'. De hecho, parte de la intención es no requerir el reemplazo de 'auto' con' std :: function'. – sinharaj

Respuesta

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(l1 >> l2) nunca funcionan.

Son objetos de función creados por el compilador y no incluyen ese operador, por lo tanto, a menos que planee modificar el compilador para que no sea conforme, así es como siempre va a ser. :)

Puede, sin embargo, introducir un "palabra clave" (clase de utilidad), que es sin duda una buena cosa, pero es considerable:

// https://ideone.com/MS2E3 

#include <iostream> 
#include <functional> 

namespace detail 
{ 
    template <typename R, typename... Args> 
    class composed_function; 

    // utility stuff 
    template <typename... Args> 
    struct variadic_typedef; 

    template <typename Func> 
    struct callable_type_info : 
     callable_type_info<decltype(&Func::operator())> 
    {}; 

    template <typename Func> 
    struct callable_type_info<Func*> : 
     callable_type_info<Func> 
    {}; 

    template <typename DeducedR, typename... DeducedArgs> 
    struct callable_type_info<DeducedR(DeducedArgs...)> 
    { 
     typedef DeducedR return_type; 
     typedef variadic_typedef<DeducedArgs...> args_type; 
    }; 

    template <typename O, typename DeducedR, typename... DeducedArgs> 
    struct callable_type_info<DeducedR (O::*)(DeducedArgs...) const> 
    { 
     typedef DeducedR return_type; 
     typedef variadic_typedef<DeducedArgs...> args_type; 
    }; 

    template <typename DeducedR, typename... DeducedArgs> 
    struct callable_type_info<std::function<DeducedR(DeducedArgs...)>> 
    { 
     typedef DeducedR return_type; 
     typedef variadic_typedef<DeducedArgs...> args_type; 
    }; 

    template <typename Func> 
    struct return_type 
    { 
     typedef typename callable_type_info<Func>::return_type type; 
    }; 

    template <typename Func> 
    struct args_type 
    { 
     typedef typename callable_type_info<Func>::args_type type; 
    }; 

    template <typename FuncR, typename... FuncArgs> 
    struct composed_function_type 
    { 
     typedef composed_function<FuncR, FuncArgs...> type; 
    }; 

    template <typename FuncR, typename... FuncArgs> 
    struct composed_function_type<FuncR, variadic_typedef<FuncArgs...>> : 
     composed_function_type<FuncR, FuncArgs...> 
    {}; 

    template <typename R, typename... Args> 
    class composed_function 
    { 
    public: 
     composed_function(std::function<R(Args...)> func) : 
     mFunction(std::move(func)) 
     {} 

     template <typename... CallArgs> 
     R operator()(CallArgs&&... args) 
     { 
      return mFunction(std::forward<CallArgs>(args)...); 
     } 

     template <typename Func> 
     typename composed_function_type< 
        typename return_type<Func>::type, Args...>::type 
      operator>>(Func func) /* && */ // rvalues only (unsupported for now) 
     { 
      std::function<R(Args...)> thisFunc = std::move(mFunction); 

      return typename composed_function_type< 
           typename return_type<Func>::type, Args...>::type(
             [=](Args... args) 
             { 
              return func(thisFunc(args...)); 
             }); 
     } 

    private:  
     std::function<R(Args...)> mFunction; 
    }; 
} 

template <typename Func> 
typename detail::composed_function_type< 
      typename detail::return_type<Func>::type, 
       typename detail::args_type<Func>::type>::type 
    compose(Func func) 
{ 
    return typename detail::composed_function_type< 
         typename detail::return_type<Func>::type, 
          typename detail::args_type<Func>::type>::type(func); 
} 

int main() 
{ 
    using namespace std; 

    auto l1 = [](int i, int j) {return i + j;}; 
    auto l2 = [](int i) {return i * i;}; 

    std:function<int(int, int)> f1 = l1; 
    function<int(int)> f2 = l2; 

    cout << "Function composition: " << (compose(f1) >> f2)(3, 5) << endl; 
    cout << "Function composition: " << (compose(l1) >> l2)(3, 5) << endl; 
    cout << "Function composition: " << (compose(f1) >> l2)(3, 5) << endl; 
    cout << "Function composition: " << (compose(l1) >> f2)(3, 5) << endl; 

    return 0; 

Esa es una un poco de código! Lamentablemente, no veo cómo se puede reducir.

Puede ir por otra ruta y simplemente hacer que use lambdas en su esquema, solo tiene que hacerlas explícitamente std::function<> s, pero es menos uniforme. Parte de la maquinaria anterior se podría usar para realizar algún tipo de función to_function() para hacer funciones lambda en std::function<> s.

+0

Fantástico. Se ve muy bien (no importa la duración). Además, considero que esta parte de tu respuesta es muy valiosa: que 'l1 >> l2' nunca funcionará. Por cierto: ¿Sería 'composable' un buen nombre también? – sinharaj

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Agradable. Estuve intentando algo en esa dirección por un tiempo, pero me di por vencido. Sin embargo, ¿todavía tiene que escribir 'std :: function' al menos una vez, o puede decir' componer (l1) >> componer (l2) '? –

0

Si desea aceptar cualquier tipo de objeto función, su operator >> debe aceptar tipos más generales.

template<typename F, typename G> 
class compose {...} 

template<typename f, typename g> 
compose <F, G> operator >> (F f, G g) 
{ return compose<F, G>(f, g); } 

Debe ser bastante fácil de averiguar lo que debe hacer compose::operator(). Sugerencia: debe ser una plantilla.

UPD: aparentemente, C++ no está contento cuando aplica operator >> al tipo de función incorporada. Este no es un gran problema, la sintaxis se puede modificar ligeramente. El problema más grande es que g ++ - 4.6.0 (el único compilador que actualmente tengo que admite partes de C++ 0x) no parece lidiar con las características de lenguaje necesarias para implementar esto. Me da algunos errores muy extraños, y a veces errores internos del compilador. Intentaré actualizar a 4.6.1 y ver qué pasa.

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Aunque como GMan notó l1 >> l2 nunca funcionará, algo similar funciona, e incluso produce resultados algo bonitos. Añadir esto a su código:

class compose_syntax_helper_middle 
{ 
} o; 

template <typename Func> 
typename detail::composed_function_type< 
typename detail::return_type<Func>::type, 
    typename detail::args_type<Func>::type>::type 
    operator<< (Func func, compose_syntax_helper_middle) 
{ 
    return typename detail::composed_function_type< 
     typename detail::return_type<Func>::type, 
       typename detail::args_type<Func>::type>::type(func); 
} 

ahora trabaja esta sintaxis:

(func1 <<o>> func2) (arg1, arg2) 

Los << >> operadores están destinados a ser interpretados como una especie de cotizaciones, y o es un tipo de función círculo composición cosita. ..

3

This code debería hacer el trabajo. Lo he simplificado, por lo que solo funcionan en funciones con un argumento, pero debería poder ampliarlo para tomar funciones de más de un argumento mediante alguna plantilla mágica variable. También es posible que desee restringir el operador < < de forma adecuada.

#include <iostream> 

template <class LAMBDA, class ARG> 
auto apply(LAMBDA&& l, ARG&& arg) -> decltype(l(arg)) 
{ 
    return l(arg); 
} 

template <class LAMBDA1, class LAMBDA2> 
class compose_class 
{ 
public: 
    LAMBDA1 l1; 
    LAMBDA2 l2; 

    template <class ARG> 
    auto operator()(ARG&& arg) -> 
    decltype(apply(l2, apply(l1, std::forward<ARG>(arg)))) 
    { return apply(l2, apply(l1, std::forward<ARG>(arg))); } 

    compose_class(LAMBDA1&& l1, LAMBDA2&& l2) 
    : l1(std::forward<LAMBDA1>(l1)), l2(std::forward<LAMBDA2>(l2)) {} 
}; 

template <class LAMBDA1, class LAMBDA2> 
auto operator>>(LAMBDA1&& l1, LAMBDA2&& l2) -> compose_class<LAMBDA1, LAMBDA2> 
{ 
    return compose_class<LAMBDA1, LAMBDA2> 
    (std::forward<LAMBDA1>(l1), std::forward<LAMBDA2>(l2)); 
} 

int main() 
{  
    auto l1 = [](int i) { return i + 2; }; 
    auto l2 = [](int i) { return i * i; }; 

    std::cout << (l1 >> l2)(3) << std::endl; 
} 

(P. S. Es probable que no necesite la vía indirecta de "aplicar", acaba de tener algunos problemas para compilar sin ella)

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Brillante; y esto puede ser trivialmente extendido a argumentos variados para la primera lambda. (Ah, pero no funciona para funciones simples o punteros a funciones). –

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Con dos sobrecargas adicionales para 'operator <<' puede hacer que esto acepte una 'std :: function' explícita o lambda, y una explícitamente convertible (como una función gratis). –

+0

Eso es exactamente lo que traté de hacer. Si realmente extiendes esto al argumento variado, g ++ se queja: 'lo siento, no implementado: uso de 'type_pack_expansion' en la plantilla'. :( –

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¿Qué tal este?

#include <cstdio> 
#include <functional> 

template <typename F, typename F_ret, typename... F_args, 
      typename G, typename G_ret, typename... G_args> 
std::function<G_ret (F_args...)> 
    composer(F f, F_ret (F::*)(F_args...) const , 
       G g, G_ret (G::*)(G_args...) const) 
{ 
    // Cannot create and return a lambda. So using std::function as a lambda holder. 
    std::function<G_ret (F_args...)> holder; 
    holder = [f, g](F_args... args) { return g(f(args...)); }; 
    return holder; 
} 

template<typename F, typename G> 
auto operator >> (F f, G g) 
    -> decltype(composer(f, &F::operator(), g, &G::operator())) 
{ 
    return composer(f, &F::operator(), g, &G::operator()); 
} 

int main(void) 
{ 
    auto l1 = [](int i , int j) { return i + j; }; 
    auto l2 = [](int a) { return a*a; }; 

    printf("%d\n", (l1 >> l2 >> l2)(2, 3)); // prints 625 

    return 0; 
} 

Editar:

Aquí hay un código mejorado con soporte para punteros de función libres y los punteros de función miembro. También tengo un código de prueba. Tenga cuidado con el número de llamadas a funciones virtuales que tienen lugar cuando ejecuta dichos objetos std :: function profundamente compuestos. Creo que hay una llamada de función virtual por operador() de un objeto std :: function. La asignación de memoria y la desasignación es otra cosa que debes tener en cuenta.

#include <cstdio> 
#include <functional> 

template <typename F, typename F_ret, typename... F_args, 
      typename G, typename G_ret, typename... G_args> 
std::function<G_ret (F_args...)> 
    composer(F f, F_ret (F::*)(F_args...) const , 
       G g, G_ret (G::*)(G_args...) const) 
{ 
    // Cannot create and return a lambda. So using std::function as a lambda holder. 
    std::function<G_ret (F_args...)> holder; 
    holder = [f, g](F_args... args) { return g(f(args...)); }; 
    return holder; 
} 

template<typename F_ret, typename... F_args> 
std::function<F_ret (F_args...)> 
make_function (F_ret (*f)(F_args...)) 
{ 
    // Not sure why this helper isn't available out of the box. 
    return f; 
} 

template<typename F, typename F_ret, typename... F_args> 
std::function<F_ret (F_args...)> 
make_function (F_ret (F::*func)(F_args...), F & obj) 
{ 
    // Composing a member function pointer and an object. 
    // This one is probably doable without using a lambda. 
    std::function<F_ret (F_args...)> holder; 
    holder = [func, &obj](F_args... args) { return (obj.*func)(args...); }; 
    return holder; 
} 

template<typename F, typename F_ret, typename... F_args> 
std::function<F_ret (F_args...)> 
make_function (F_ret (F::*func)(F_args...) const, F const & obj) 
{ 
    // Composing a const member function pointer and a const object. 
    // This one is probably doable without using a lambda. 
    std::function<F_ret (F_args...)> holder; 
    holder = [func, &obj](F_args... args) { return (obj.*func)(args...); }; 
    return holder; 
} 

template<typename F, typename G> 
auto operator >> (F f, G g) 
    -> decltype(composer(f, &F::operator(), g, &G::operator())) 
{ 
    return composer(f, &F::operator(), g, &G::operator()); 
} 

// This one allows a free function pointer to be the second parameter 
template<typename F, typename G_ret, typename... G_args> 
auto operator >> (F f, G_ret (*g)(G_args...)) 
    -> decltype(f >> make_function(g)) 
{ 
    return f >> make_function(g); 
} 

// This one allows a free function pointer to be the first parameter 
template<typename F, typename G_ret, typename... G_args> 
auto operator >> (G_ret (*g)(G_args...), F f) 
    -> decltype(make_function(g) >> f) 
{ 
    return make_function(g) >> f; 
} 

// Not possible to have function pointers on both sides of the binary operator >> 

int increment(int i) { 
    return i+1; 
} 

int sum(int i, int j) { 
    return i+j; 
} 

struct math { 
    int increment (int i) { 
    return i+1; 
    } 

    int sum (int i, int j) const { 
    return i+j; 
    } 
}; 

int main(void) 
{ 
    auto l1 = [](int i , int j) { return i + j; }; 
    auto l2 = [](int a) { return a*a; }; 

    auto l3 = l1 >> l2 >> l2 >> increment; // does 11 allocs on Linux 
    printf("%d\n", l3(2, 3));    // prints 626 
    printf("%d\n", (sum >> l2)(3, 3));  // prints 36 

    math m; 
    printf("%d\n", 
    (make_function(&math::sum, m) >> make_function(&math::increment, m))(2, 3)); // prints 6 


    return 0; 
} 
+0

Funciona bien cuando se compila con g ++ 4.6 pero falla en tiempo de ejecución con un doble error de eliminación cuando se compila con g ++ 4.7 (gcc47-20110716). – Sumant

+0

¿Sería posible extender esto a punteros de función? – sinharaj

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