matlab - 从主函数中清除局部函数中的持久变量

Question

我有一个代码，它由一个包含多个函数的文件组成，其中一些函数使用 persistent 变量。为了使其正常工作，持久变量必须为空。
有记录的方法可以在多功能文件中使用 clear 持久变量，例如:

clear functionName % least destructive
clear functions    % more destructive
clear all          % most destructive

不幸的是，我不能保证用户在调用函数之前记得清除 persistent 变量，因此我正在探索在代码开头执行清除操作的方法。为了说明问题，请考虑以下示例:

function clearPersistent(methodId)
if ~nargin, methodId = 0; end

switch methodId
  case 0 
    % do nothing
  case 1
    clear(mfilename);
  case 2
    eval(sprintf('clear %s', mfilename));
  case 3
    clear functions;
  case 4
    clear all;
end

subfunction();
subfunction();
end

function [] = subfunction()
persistent val

if isempty(val)
  disp("val is empty");
  val = 123;
else
  disp("val is not empty");
end
end

首次运行时，我们得到:

>> clearPersistent
val is empty
val is not empty

我希望此时再次运行该函数，任何非 0 输入都会导致 val 变量被清除，但可惜 - 事实并非如此。设置 val 后，除非我们在 外部使用顶部代码段 中显示的替代方法之一，或者修改 .m 文件，否则它将保持设置。
我的问题: 是否可以从主函数体内清除子函数中的持久变量，如果是，如何清除？
换句话说，我正在寻找一些可以在调用子函数之前放入 clearPersistent 的代码，以便输出始终如一:

val is empty
val is not empty

附言

这是过去的一个相关问题(不涉及此特定用例): List/view/clear persistent variables in Matlab 。

我知道重写代码以根本不使用 persistent 变量的可能性(例如，通过传递数据、使用 appdata 、向所有子函数添加 'clear' 标志等)。

请注意，编辑函数的源代码并保存会隐式清除它(以及所有持久变量)。

我知道文档指出“clear 函数不会清除本地或嵌套函数中的持久变量。

问题的其他背景:
实际代码的结构如下:

Main function (called once)
  └ Global optimization solver (called once)
    └ Objective function (called an unknown N≫1 times)
      └ 1st function that uses persistents
      └ 2nd function that uses persistents

正如评论中提到的，某些变量被持久化的原因有几个:

松耦合/SoC:目标函数不需要知道子函数是如何工作的。

封装:这是一个实现细节。持久变量不需要存在于使用它们的函数范围之外(即没有其他人需要它们)。

性能:持久变量包含计算成本相当高的矩阵，但每次调用主函数时，此操作只需要发生一次。

使用持久变量的一个(副作用？)效果是使整个代码有状态(有两种状态:在昂贵的计算之前和之后)。最初的问题源于这样一个事实，即在调用主函数之间没有正确重置状态，导致运行依赖于使用先前(因此无效)配置创建的状态。
通过计算主函数中的一次性值(目前只解析用户提供的配置，调用求解器，最后存储/显示输出)，然后将它们与用户配置一起传递到目标中，可以避免有状态函数，然后将它们传递给子函数。这种方法解决了状态清除问题，但会损害封装并增加耦合，这反过来可能会损害可维护性。
不幸的是，目标函数没有 flag that says 'init' etc. ，所以我们不知道它是第 1 次还是第 n 次被调用，而我们自己没有跟踪这个(AKA 状态)。
理想的解决方案具有以下几个特性:

计算一次昂贵的数量。

无国籍。

不传递无关数据(即“需要知道基础”；单个函数工作区仅包含它们需要的数据)。

Answer 1

clear fname 和 clear functions 从内存中删除 M 文件。下次运行该函数时，它会再次从磁盘读取、解析并编译为字节码。因此，您减慢了函数的下一次执行。

因此，从函数内部清除函数或子函数是行不通的。您正在运行该功能，您无法从内存中清除其文件。

我的解决方案是向 subfunction 添加一个选项以清除其持久变量，如下所示:

function clearPersistent()

subfunction('clear');
subfunction();
subfunction();
end

function [] = subfunction(option)
persistent val

if nargin>0 && ischar(option) && strcmp(option,'clear')
   val = [];
   return
end

if isempty(val)
  disp("val is empty");
  val = 123;
else
  disp("val is not empty");
end

end

当然，您可以在作为 subfunction('init') 调用时初始化您的值。

可能适用于您的用例的另一种解决方案是将 val 的计算与其使用分开。我会发现这比任何其他解决方案更容易阅读，并且性能也会更高。

function main()
val = computeval();
subfunction(val);
subfunction(val);
end

根据您的编辑，您可以将目标函数放在一个单独的文件中(在 private 子目录中)。您将能够对其进行 clear。

持久变量的替代方法是创建一个用户类，其中包含一个计算昂贵状态的构造函数，以及另一种计算目标函数的方法。这也可以是 classdef 子目录中的 private 文件。我认为这更好，因为您不需要记住调用 clear 。

在这两种情况下，您不再拥有包含所有代码的单个文件。我认为您需要放弃这两个理想之一:要么破坏数据封装，要么将代码拆分为两个文件(代码封装？)。