C++17 - Ленивый шаблонный функтор с кэшированием результата вычислений тяжёлой функции

C++17, lambda, auto, functor

Развивая мысль о кэшировании результата вычислений тяжелых функций , предлагаю написать небольшой шаблонный класс, который будет в качестве аргумента конструктура принимать фунцию, а именно лямбда функцию, как наиболее универсальный инструмент, внутри которой будет выполняться тяжёлая функция.

При этом результат функции будет рассчитываться не в момент создания Функтора, а в момент вызова оператора круглых скобок () . И при этом полученный результат будет кэшироваться. Что позволит не вызывать тяжёлую функцию больше чем один раз в рамках выполнения какого-нибудь метода.

Введение

Конечно, можно сначала выполнить тяжёлую функцию и сохранить результат в переменную, но если в логике вашей программы не требуется сразу рассчитывать нужное значение, а лишь в том случае, когда оно действительно нужно. То тогда нет необходимости вообще вызывать данную функцию.

Постараюсь показать пример, где это может быть полезным.

Например, в этом искусственном примере, который явно требует рефакторинга, есть ветвления, когда тяжёлую функцию нужно вызывать несколько раз, когда только один раз, а когда её вовсе не требуется вызывать.

int calc(int cases, int cases_2, int base)
{
    int result = 0;

    switch (cases)
    {
        case 0:
        {
            result = 3 * heavy_calc(base);
            break;
        }
        case 1:
        {
            result = 4;
            break;
        }
        case 2:
        {
            result = 2 * heavy_calc(base);
            break;
        }
        case 3:
        {
            result = 3 * heavy_calc(base);
            if (cases_2 < 2)
            {
                result += heavy_calc(base) / 2;
            }
            break;
        }
        default:
            return heavy_calc(base);
    }

    switch (cases_2)
    {
        case 0:
        {
            result = result * heavy_calc(base);
            break;
        }
        case 1:
        {
            result += result;
            break;
        }
        case 2:
        {
            return result - 1;
        }
        default:
            return 2 * heavy_calc(base);
    }
    return result;
}

Одним из возможных решений будет вызывать данную функцию один раз в самом начале и сохранять результат в переменную, но тогда мы замедлим выполнение кода в тех ветках, где не требуется вызов тяжёлой функции. Поэтому стоит подумать над тем, как переписать код так, чтобы тяжёлая функция вызывалась всего один раз.

Ленивый шаблонный функтор с кэшированием результата

Для этого предлагаю написать шаблонный класс функтора.

ВНИМАНИЕ!!! Данный код работает только при использовании стандарта C++17 или новее

#ifndef LAZYCACHEDFUNCTION_H
#define LAZYCACHEDFUNCTION_H

#include <type_traits>

// Шаблон, в качестве шаблонного параметра будет принимать тип функции, которую надо вызывать
// и будет выводить тип возвращаемого значения через std::result_of_t из стандарта C++17
template <typename T, typename CachedType = typename std::result_of_t<T()>>
class LazyCachedFunction
{
public:
    // Конструктор функтора принимает в качестве аргумента функцию, которую нужно вызывать
    // и перемещает её в поле m_function
    template<typename T>
    explicit inline LazyCachedFunction(T&& function) :
        m_function(std::forward<T>(function))
    {
    }

    // Делаем перегрузку оператора круглых скобок,
    // чтобы вызов функции внутри функтора был похож на вызов обычной функции
    auto operator()() const
    {
        // Проверяем, что кэш есть
        if (!m_initialized)
        {
            // если нет, то вызываем тяжёлую функцию
            m_value = m_function();
            m_initialized = true;
        }
        // Возвращаем результат вычислений из кэша
        return m_value;
    }

private:
    T m_function;                       ///< вызываемая функция
    mutable CachedType m_value;         ///< кэшированный результат
    mutable bool m_initialized {false}; ///< флаг инициализации, который сообщает, что кэш заполнен
};

#endif // LAZYCACHEDFUNCTION_H

Пример

А теперь используем данный функтор

#include <iostream>
#include <string>

#include "lazycachedfunction.h"

using namespace std;

int heavy_calc(int base)
{
    cout << "heavy_calc" << std::endl;
    // sleep(+100500 years)
    return base * 25;
}

void calclulateValue(int base)
{
    // Оборачиваем тяжёлую функцию я лямбда функцию
    // это наиболее удобный универсальный вариант
    auto foo = [&]()
    {
        return heavy_calc(base);
    };
    // Нам нужно передать в шаблонный параметр тип функции, поэтому нужно использовать decltype
    LazyCachedFunction<decltype(foo)> lazyCall(foo);
    // Далее вызываем lazyCall() дважды и увидим, что тяжёлая функция вызывается всего один раз
    int fooFoo = lazyCall() + lazyCall();
    cout << fooFoo << std::endl;
}

int main()
{
    // Сделаем двойную проверку двойным вызовом функции calclulateValue
    calclulateValue(1);
    calclulateValue(10);
    return 0;
}

Вывод в консоль

heavy_calc
50
heavy_calc
500

Проверка, что функция не вызывается в случае, если мы не вызываем оператор круглых скобок у функтора

Для такой проверки можем изменить функцию calclulateValue следующим образом

void calclulateValue(int base)
{
    auto foo = [&]()
    {
        return heavy_calc(base);
    };
    LazyCachedFunction<decltype(foo)> lazyCall(foo);
    int fooFoo = 10;
    cout << fooFoo << std::endl;
}

Вывод в консоль будет следующим

10
10

Что доказывает, что функция не вызывается тогда, когда это не требуется.

Соответственно, в случае, когда не всегда требуется выполнять некоторые тяжёлые вычисления, подобный функтор может несколько оптимизировать работу программы.
Не сильно повлияв на структуру метода, который был написан раннее, а также позволит сохранить читаемость кода.

Рекомендуем хостинг TIMEWEB
Рекомендуем хостинг TIMEWEB
Стабильный хостинг, на котором располагается социальная сеть EVILEG. Для проектов на Django рекомендуем VDS хостинг.
- блог компании
Поддержать автора Donate

Комментарии

Только авторизованные пользователи могут публиковать комментарии.
Пожалуйста, авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
Donate

Здравствуйте, уважаемые пользователи EVILEG !!!

Если сайт вам помог, то поддержите разработку сайта финансово, пожалуйста.

Вы можете сделать это следующими способами:

Спасибо, Евгений Легоцкой

ВЛ
20 января 2020 г. 12:42
Вова Лебедев

C++ - Тест 004. Указатели, Массивы и Циклы

  • Результат:60баллов,
  • Очки рейтинга-1
ВЛ
20 января 2020 г. 12:33
Вова Лебедев

C++ - Тест 001. Первая программа и типы данных

  • Результат:80баллов,
  • Очки рейтинга4
AP
20 января 2020 г. 5:48
Anastassiya Polyakova

C++ - Тест 003. Условия и циклы

  • Результат:57баллов,
  • Очки рейтинга-2
Последние комментарии
21 января 2020 г. 14:12
Docent

Полезная статья. Как всегда - то что надо. Добавлю ещё маленькую полезность - после установки tracer (88 строка) и перед выводом значений в lineEdit (91 строка) стоит добавить updatePositio…
17 января 2020 г. 2:31
Андрей Янкович

Выглядит как ошибка библиотеки. Расскажите подробно на какой платформе вы собираете проект (MinGW или MSVC) их версии и версии Qt.
D
16 января 2020 г. 12:06
DENIZ1819

Доброго времени суток, не подскажите, что делать в данной ситуации, после того, как я сделал все вышеуказанные инструкции для подключения библиотеки к проекту?
14 января 2020 г. 5:33
Евгений Легоцкой

Рекомендую Wt, достаточно мощная вещь. Этот фреймворк может использоваться для написания сайтов на C++, либо можно использовать только отдельный компоненты, например только ORM. Но я не знаю, ка…
a
14 января 2020 г. 5:29
ayb

Спасибо за инфу. Поиск качественной ORM привел меня только к sqlite_orm, но не подходит из-за необходимости полноценной поддержки c++14. Про framework Wt не слышал, спасибо за наводку.
Сейчас обсуждают на форуме
22 января 2020 г. 6:06
Pavel.K

Можете попробовать через Loader сделать, те cделать свой компонент ректангл с нужными вам полями и через Loader вызывать этот компонент , а через Connections прописать что ваш компонент отрисова…
22 января 2020 г. 4:25
Pavel.K

Привет, кто-нибудь делал тестовый Json сервер , чтобы не просто через сокет ByteArray пересылать, а с клиента обрабатывать Post и get запросы? Буду очень признателен если у кого то есть пр…
20 января 2020 г. 17:06
Алексей Внуков

возможно,но все что я увидел по этому поводу - так это работать с этим адресом, но старые решения на данный момент не работают
20 января 2020 г. 13:49
Евгений Легоцкой

Добрый день, Касательно удаления строк. Любой QTableView класс, или наследованый от него имеет метод selectionModel() , который возвращает QItemSelectionModel . А эта…
20 января 2020 г. 13:35
Евгений Легоцкой

Добрый день. В Qt по сути используется MV шаблон проектирования. Поскольку контроллер и представление объединены в представлении. Так что да, вы понимаете правильно суть Qt. Насчёт тормозов…
EVILEG
О нас
Услуги
© EVILEG 2015-2019
Рекомендует хостинг TIMEWEB