c++ - 如何在类之间共享昂贵的计算？

Question

举个例子，我有这种情况，其中类 A 和 B 执行相同的昂贵计算，函数 expensiveFunction。这个函数是“纯”的，因为我可以保证在给定相同输入的情况下它会给出相同的结果。客户端可以使用具有相同输入的两个类(或更多类似的类)，我希望只计算一次昂贵的函数。但是，客户端也可以只对给定的输入使用一个类。

代码示例:

class A {
public:
    A(const InputData& input) {
        res = expensiveFunction(input);
    }
    void foo(); //Use the expensive result
private:
    ExpensiveResult res;
};

class B {
public:
    B(const InputData& input) {
        res = expensiveFunction(input); //Same function as in A
    }
    double bar(); //Use the expensive result
private:
    ExpensiveResult res;
};

int main() {
    //Get some input
    //...
    A a(input);
    B b(input);

    //Do stuff with a and b

    //More input

    A a2(otherInput);
    //...
}

在某些语言中，由于引用透明和内存，它可以安全地为给定的输入仅计算一次。

我想到的是使用某种排序工厂方法/类，或者为存储结果的 A 和 B 类提供函数对象/仿函数/暂停.

有哪些好的设计思路可以解决这个问题？

我拥有所有代码，因此我可以根据需要更改客户端或服务类。

Answer 1

您可以在函数内部进行内存

COutput expensive(CInput input) {
    static std::map<CInput, COutput> memoized_result;
    auto resit = memoized_result.find(input);
    if (resit == memoized_result.end()) {
        // ... do calculations
        output = expensiveCalculation(input);
        resit = memoized_result.insert(std::make_pair(input, output));
    }
    return resit->second;
}

您的计算结果存储在静态映射 (memoized_result) 中，并在函数调用之间保留。

如果输入太昂贵而无法用作 map 中的键，您可以创建一个单独的类来处理计算结果，并在所有客户端之间共享:

#include <memory>
using namespace std;
class ExpensiveResult {
    public:
    ExpensiveResult(int input) {
        out_ = input+1;
    }
    int out_;
};

class BaseCompResultUser {
public:
    BaseCompResultUser(const std::shared_ptr<ExpensiveResult>& res) {
        res_ = res;
    }

private:
    std::shared_ptr<ExpensiveResult> res_;
};

class A : public BaseCompResultUser {
public:
    A(const std::shared_ptr<ExpensiveResult>& r) : BaseCompResultUser(r) { }
};

class B : public BaseCompResultUser {
public:
    B(const std::shared_ptr<ExpensiveResult>& r) : BaseCompResultUser(r) { }
};

int main() {
    std::shared_ptr<ExpensiveResult> res(new ExpensiveResult(1));
    A a(res);
    B b(res);
    return 0;
}

这将强制在对象之间共享计算结果。