C++ 迭代器流水线设计

Question

假设我们要应用一系列变换，int f1(int)、int f2(int)、int f3(int)，到对象列表。一种天真的方法是

SourceContainer source;

TempContainer1 temp1;
transform(source.begin(), source.end(), back_inserter(temp1), f1);
TempContainer2 temp2;
transform(temp1.begin(), temp1.end(), back_inserter(temp2), f2);

TargetContainer target;
transform(temp2.begin(), temp2.end(), back_inserter(target), f3);

由于 temp1 和 temp2 需要额外的空间，这个 first 解决方案并不是最佳的。所以，让我们变得更聪明:

int f123(int n) { return f3(f2(f1(n))); }
...
SourceContainer source;
TargetContainer target;
transform(source.begin(), source.end(), back_inserter(target), f123);

这个第二个解决方案要好得多，因为不仅代码更简单，而且更重要的是，无需中间计算，空间需求更少。

但是，f123 的组成必须在编译时确定，因此在运行时固定。

如果要在运行时确定组成，我将如何有效地做到这一点？例如，如果此代码在 RPC 服务中，并且实际组合 - 它可以是 f1、f2 和 f3< 的任何子集的任何排列--基于来自 RPC 调用的参数。

Answer 1

编辑:http://ideone.com/5GxnW 的工作版本.下面的版本有想法但不能编译。支持运行时类型检查，运行时函数组合。

这个想法是定义一个通用(一元)函数类，以及一种通过运行时类型检查组合它们的方法。这是通过 boost::any、boost::function 和类型删除习语的组合来完成的。

#include <boost/any.hpp>
#include <boost/function.hpp>
#include <boost/shared_ptr.hpp>


template <typename T>
struct identity
{
    T operator()(const T& x) { return x; }
};

struct any_function
{
    template <typename Res, typename Arg>
    any_function(boost::function<Res, Arg> f)
    {
        impl = make_impl(f);
    }

    boost::any operator()(const boost::any& x)
    {
        return impl->invoke(x);
    }

    static any_function compose(const any_function& f,
                                const any_function& g)
    {
        any_function ans;
        ans.impl = compose_impl(f.impl, g.impl);
        return ans;
    }

    template <typename T>
    static any_function id()
    {
        using boost::function
        return any_function(function<T(T)>(identity<T>()));
    }

    template <typename Res, typename Arg>
    boost::function<Res(Arg)> to_function()
    {
        using boost::function;
        return function<Res(Arg)>(to_function_helper(impl));
    }

private:
    any_function() {}

    struct impl_type
    {
        virtual ~impl_type() {}
        virtual boost::any invoke(const boost::any&) = 0;
    };

    boost::shared_ptr<impl_type> impl;

    template <typename Res, typename Arg>
    static impl_type* make_impl(boost::function<Res(Arg)> f)
    {
        using boost::function;
        using boost::any;
        using boost::any_cast;

        class impl : public impl_type
        {
            function<Res(Arg)> f;

            any invoke(const any& x)
            {
                const Arg& a = any_cast<Arg>(x);
                return any(f(a));
            }

        public:
            impl(function<Res(Arg)> f) : f(f) {}
        };

        return new impl(f);
    }

    impl_type* compose_impl(boost::shared_ptr<impl_type> f,
                            boost::shared_ptr<impl_type> g)
    {
        using boost::any;
        using boost::shared_ptr;

        class impl : public impl_type
        {
            shared_ptr<impl> f, g;

            any invoke(const any& x)
            {
                return g->invoke(f->invoke(x));
            }

        public:
            impl(const shared_ptr<impl>& f,
                 const shared_ptr<impl>& g)
                : f(f), g(g)
            {}
        };

        return new impl(f, g);
    }

    struct to_function_helper
    {
        template <typename Res, typename Arg>
        Res operator()(const Arg& x)
        {
            using boost::any;
            using boost::any_cast;

            return any_cast<Res>(p->invoke(any(x)));
        }

        to_function_helper(const boost::shared_ptr<impl>& p) : p(p) {}

    private:
        boost::shared_ptr<impl> p;
    };
};

现在，让我们使用标准算法并执行此操作(这甚至适用于空序列):

// First function passed is evaluated first. Feel free to change.
template <typename Arg, typename Res, typename I>
boost::function<Res(Arg)> pipeline(I begin, I end)
{
    return std::accumulate(begin, end, 
        any_function::id<Arg>,
        std::ptr_fun(any_function::compose)
    ).to_function<Res, Arg>();
}

并使用以下方法应用它

std::vector<any_function> f;
std::vector<double> v;
std::vector<int> result;

std::transform(v.begin(), v.end(), 
    result.begin(), 
    pipeline<double, int>(f.begin(), f.end())
);

你甚至可以使用 boost::transform_iterator

typedef boost::transform_iterator<
    boost::function<double, int>, 
    std::vector<double>::const_iterator
> iterator;

boost::function<double, int> f = pipeline<double, int>(f.begin(), f.end());
std::copy(iterator(v.begin(), f), iterator(v.end(), f), result.begin());