c++ - 类方法子集的延迟评估

Question

我正在寻找一个通用的、惰性评估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种方法对其进行预处理。更具体地说，给定一个函数类型:

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

我可以将其传递给另一个函数 g，它将生成一个新版本的 function_name g_p，它可以更快地执行。

我想从最终用户那里抽象出所有这些繁忙的工作。理想情况下，我想创建一个类，这样当在任何输入上调用与 function_name 的方法签名匹配的任何函数 f 时(例如，x)，以下情况会发生:

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

这很棘手，原因有二。首先，我不知道如何获取对当前方法的引用，或者如果可能的话，以及如何将其传递给 g。可能有解决此问题的方法，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。我读过 execute around pattern ，这几乎可以用于此目的 - 除了除非我理解错误，否则不可能在周围的函数调用中引用 f。

有没有什么方法可以干净地实现我的梦想类(class)？理想情况下，我希望最终泛化到 function_name 类型之外(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以获得相同的功能。

Answer 1

我不认为“完美”的解决方案在 C++ 中是可能的，原因如下。

如果调用站点说:

result = object->f(x);

在编译时，这将调用未优化的版本。在这一点上，你几乎无能为力，因为在 C++ 中没有办法改变函数调用的去向，对于静态链接，这是在编译时确定的，对于虚拟(动态)链接，这是在运行时通过 vtable 查找确定的。无论如何，这不是您可以直接更改的内容。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:您需要做以下两件事之一。您可以将问题卸载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，因为假设您所谈论的最终用户是该类的作者，这将无法满足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一个模板函数中，将 unoptimized 替换为裸类成员，并保留大部分其他内容。然后你只需在调用站点调用模板函数，它应该可以工作。

这确实有一个优势，即调用站点的更改相对较小:

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。它还具有无需对类进行任何更改的优点。

所以我想这归结为您不想进行更改的地方。

又一个选择。是否可以选择采用最终用户编写的类，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，然后产生无需在调用站点进行更改的优势。