関数を取り、そのメモ化されたバージョンを返すユニバーサルジェネリックメモ化関数を実装する方法をお探しですか?
Python で @memo (Norving のサイトから)decorator のようなものを探しています。
def memo(f):
table = {}
def fmemo(*args):
if args not in table:
table[args] = f(*args)
return table[args]
fmemo.memo = table
return fmemo
より一般的に言えば、おそらく C++11 の新機能を使用して、C++ でジェネリックで再利用可能なデコレータを表現する方法はありますか?
ラムダを返すコンパクトなもの：
template <typename R, typename... Args>
std::function<R (Args...)> memo(R (*fn)(Args...)) {
std::map<std::tuple<Args...>, R> table;
return [fn, table](Args... args) mutable -> R {
auto argt = std::make_tuple(args...);
auto memoized = table.find(argt);
if(memoized == table.end()) {
auto result = fn(args...);
table[argt] = result;
return result;
} else {
return memoized->second;
}
};
}
C++14 では、一般化された戻り値の型推論を使用して、 return によって課される余分な間接性を回避できますstd::function。
これを完全に一般化して、std::function最初にラップせずに任意の関数オブジェクトを渡すことを許可することは、読者の課題として残されています。
C++ でメモ化を行う正しい方法は、Y コンビネータを混ぜることです。
基本関数を変更する必要があります。それ自体を直接呼び出す代わりに、それ自体へのテンプレート化された参照を最初の引数として (またはstd::function<Same_Signature>再帰を最初の引数として) 受け取ります。
Y-combinatorから始めます。次に、 にキャッシュを追加してoperator()名前を に変更しmemoizer、(テーブルの) 固定署名を付けます。
tuple_hash<template<class...>class Hash>残っている唯一のことは、タプルでハッシュを行う aを書くことです。
メモ化できる関数の型は で、型のメモ(((Args...)->R), Args...) -> Rライザーになり( (((Args...) -> R), Args...) -> R ) -> ((Args...) -> R)ます。「従来の」再帰的実装を生成するために Y コンビネータを使用することも役立ちます。
メモ化された関数が呼び出し中にその引数を変更すると、メモライザーは結果を間違った場所にキャッシュすることに注意してください。
struct wrap {};
template<class Sig, class F, template<class...>class Hash=std::hash>
struct memoizer;
template<class R, class...Args, class F, template<class...>class Hash>
struct memoizer<R(Args...), F, Hash> {
using base_type = F;
private:
F base;
mutable std::unordered_map< std::tuple<std::decay_t<Args>...>, R, tuple_hash<Hash> > cache;
public:
template<class... Ts>
R operator()(Ts&&... ts) const
{
auto args = std::make_tuple(ts...);
auto it = cache.find( args );
if (it != cache.end())
return it->second;
auto&& retval = base(*this, std::forward<Ts>(ts)...);
cache.emplace( std::move(args), retval );
return decltype(retval)(retval);
}
template<class... Ts>
R operator()(Ts&&... ts)
{
auto args = std::tie(ts...);
auto it = cache.find( args );
if (it != cache.end())
return it->second;
auto&& retval = base(*this, std::forward<Ts>(ts)...);
cache.emplace( std::move(args), retval );
return decltype(retval)(retval);
}
memoizer(memoizer const&)=default;
memoizer(memoizer&&)=default;
memoizer& operator=(memoizer const&)=default;
memoizer& operator=(memoizer&&)=default;
memoizer() = delete;
template<typename L>
memoizer( wrap, L&& f ):
base( std::forward<L>(f) )
{}
};
template<class Sig, class F>
memoizer<Sig, std::decay_t<F>> memoize( F&& f ) { return {wrap{}, std::forward<F>(f)}; }
この SO postに基づいてハードコーディングされたハッシュ関数を使用したライブの例。
auto fib = memoize<size_t(size_t)>(
[](auto&& fib, size_t i)->size_t{
if (i<=1) return 1;
return fib(i-1)+fib(i-2);
}
);
@KerrekSB は別の回答へのリンクを投稿しましたが、私も自分の回答をリングに投げ込みます (本質的には非常に似ていますが、おそらくリンクされた回答よりも少し複雑ではありません)。
#include <functional>
#include <map>
#include <tuple>
#include <utility>
/*! \brief A template functor class that can be utilized to memoize any
* given function taking any number of arguments.
*/
template <typename R, typename... Args>
struct memoize_wrapper
{
private:
std::map<std::tuple<Args...>, R> memo_;
std::function<R(Args...)> func_;
public:
/*! \brief Auto memoization constructor.
*
* \param func an the std::function to be memoized.
*/
memoize_wrapper(std::function<R(Args...)> func)
: func_(func)
{ }
/*! \brief Memoization functor implementation.
*
* \param a Argument values that match the argument types for the
* (previously) supplied function.
* \return A value of return type R equivalent to calling func(a...).
* If this function has been called with these parameters
* previously, this will take O(log n) time.
*/
R operator()(Args&&... a)
{
auto tup = std::make_tuple(std::forward<Args>(a)...);
auto it = memo_.find(tup);
if(it != memo_.end()) {
return it->second;
}
R val = func_(a...);
memo_.insert(std::make_pair(std::move(tup), val));
return val;
}
}; //end struct memoize_wrapper
編集：使用例：
Edit2:指摘したように、これは再帰関数では機能しません。
#include "utility/memoize_wrapper.hpp"
#include <memory>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
long factorial(long i)
{
long result = 1;
long current = 2;
while(current <= i) {
result *= current;
++current;
}
return result;
}
int main()
{
std::vector<int> arg {10, 9, 8, 7, 6, 10, 9, 8, 7, 6};
std::transform(arg.begin(), arg.end(), arg.begin(), memoize_wrapper<long, long>(factorial));
for(long i : arg) {
std::cout << i << "\n";
}
}
私は同じ問題に苦労しました。(再帰コードを少し変更して) 再帰もサポートするマクロを作成しました。ここにあります：
#include <map>
#include <tuple>
#define MEMOIZATOR(N, R, ...) \
R _ ## N (__VA_ARGS__); \
std::map<std::tuple<__VA_ARGS__>, R> _memo_ ## N; \
template <typename ... Args> \
R N (Args ... args) { \
auto& _memo = _memo_ ## N; \
auto result = _memo.find(std::make_tuple(args...)); \
if (result != _memo.end()) { \
return result->second; \
} \
else { \
auto result = _ ## N (args...); \
_memo[std::make_tuple(args...)] = result; \
return result; \
} \
}
使い方はとても簡単です:
MEMOIZATOR(fibonacci, long int, int);
long int _fibonacci(int n) { // note the leading underscore
// this makes recursive function to go through wrapper
if (n == 1 or n == 2) {
return 1;
}
return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}
fibonacci(40) // uses memoizator so it works in linear time
// (try it with and without memoizator)
実際に見てみましょう: http://ideone.com/C3JEUT :)