类方法子集的惰性求值

Question

我正在寻找一个通用的、惰性求值式的程序来简化我的代码。

现在，我有能力加快数学函数的执行速度——前提是我先调用另一个方法对其进行预处理。更具体地说，给定一个类型的函数：

const Eigen::MatrixXd<double, -1, -1> function_name(const Eigen::MatrixXd<double, -1, -1>& input)

我可以把它传递给另一个函数g，它会产生一个新版本的function_nameg_p，可以更快地执行。

我想将所有这些忙碌的工作从最终用户手中抽离出来。理想情况下，我想创建一个类，这样当在任何输入（例如，x）上调用与 function_name 的方法签名匹配的任何函数 f 时，会发生以下情况：

1. 该类检查之前是否调用过f。
2. 如果没有，则调用g(f)，然后调用g_p(x)。
3. 如果有，它只会调用g_p(x)

这很棘手，原因有两个。首先，我不知道如何获取对当前方法的引用，或者是否可能，并将其传递给g。可能有办法解决这个问题，但将一个函数传递给另一个函数对我来说是最简单/最干净的。

第二个更大的问题是如何强制调用g。我已经阅读了execute around pattern 的相关信息，它几乎可以用于此目的 - 除非我理解错误，否则无法在周围的函数调用中引用 f。

有什么方法可以干净利落地实现我的梦想课程？理想情况下，我希望最终超越function_name 的类型（可能使用模板），但可以一次迈出这一步。我也愿意接受其他解决方案来获得相同的功能。

Answer 1

我认为 C++ 中不可能有一个“完美”的解决方案，原因如下。

如果调用站点说：

result = object->f(x);

编译后，这将调用未优化的版本。在这一点上，你几乎束手无策，因为在 C++ 中没有办法改变函数调用的去向，这是在编译时确定的静态链接，以及在运行时通过虚拟（动态）链接的 vtable 查找来确定。不管怎样，这不是你可以直接改变的。其他语言确实允许这样做，例如Lua，颇具讽刺意味的是，C++ 的曾祖父 BCPL 也允许这样做。但是 C++ 没有。

TL;DR 要获得可行的解决方案，您需要修改被调用函数或使用其中之一的每个调用站点。

长答案：您需要做两件事之一。您可以将问题转移到被调用的类，并使所有函数看起来像这样：

const <return_type> myclass:f(x)
{
    static auto unoptimized = [](x) -> <return_type>
    {
        // Do the optimizable heavy lifting here;
        return whatever;
    };
    static auto optimized = g(unoptimized);
    return optimized(x);
}

但是我非常怀疑这正是您不想想要做的，因为假设您正在谈论的最终用户是该课程的作者，这不符合您的要求从最终用户那里卸载它。

但是，您也可以使用模板来解决它，但这需要修改您调用其中之一的每个地方。本质上，您将上述逻辑封装在模板函数中，将unoptimized 替换为裸类成员，而将其他大部分内容都放在一边。然后你只需在调用站点调用模板函数，它应该可以工作。

这确实有在调用站点相对较小的变化的优点：

result = object->f(x);

成为：

result = optimize(object->f, x);

或：

result = optimize(object->f)(x);

取决于您如何设置optimize 模板。它还有一个优点是对类没有任何改变。

所以我想这归结为你不想做出改变。

又一个选择。是否可以选择最终用户编写的类，并通过自定义预处理器传递cpp 和h 文件？这可以通过类并自动进行上述更改，从而产生在调用站点不需要更改的优点。