Мемоизация фантик функторов в C++

Вот общая оболочка memoization, которую я написал для функций. Он используеттуплехаш . 

template<typename R, typename... Args>
class memofunc{
    typedef R (*func)(Args...);
    func fun_;
    unordered_map<tuple<Args...>, R, tuplehash::hash<tuple<Args...> > > map_;
public:
    memofunc(func fu):fun_(fu){}
    R operator()(Args&&... args){
    auto key = make_tuple(std::forward<Args>(args)...);
    auto q = map_.find(key);
    if(q == map_.end()){
        R res = fun_(std::forward<Args>(args)...);
        map_.insert({key,res});
        return res;
    }else{
        return q->second;
    }
    }
};

Пример использования чисел Фибоначчи.

long long fibo(long long x){
    static memofunc<long long, long long> memf(fibo);
    // try to replace fibo with this new fibo but doesn't work, why?
    // function<long long(long long)> fibo = memf; 

    if(x <= 2) return 1;
    // this works but involves changing the original code.
    // how to write code such that I dont need to manually add this code in?
    return memf(x-1) + memf(x-2); 
    // old code
    // return fibo(x-1) + fibo(x-2);
}
Вопрос в том, что в идеале я мог бы просто добавить несколько строк в начало рекурсивной функции и покончить с запоминанием. Но простая замена не работает, и вот где я застрял.
1 6
c++ templates c++11 recursion memoization

1 ответ:

Ваша проблема, похоже, заключается в том, что вы делаете локальную копию вашего memoizer при каждом вызове функции, а затем уничтожаете ее.

Вот простая версия вашего memoizer с одним аргументом, которая, кажется, работает: 

#include <iostream>
#include <functional>
#include <unordered_map>

template<typename Sig, typename F=Sig* >
struct memoize_t;
template<typename R, typename Arg, typename F>
struct memoize_t<R(Arg), F> {
  F f;
  mutable std::unordered_map< Arg, R > results;
  template<typename... Args>
  R operator()( Args&&... args ) const {
    Arg a{ std::forward<Args>(args)... }; // in tuple version, std::tuple<...> a
    auto it = results.find(a);
    if (it != results.end())
      return it->second;
    R retval = f(a); // in tuple version, use a tuple-to-arg invoker
    results.emplace( std::forward<Arg>(a), retval ); // not sure what to do here in tuple version
    return retval;
  }
};

template<typename F>
memoize_t<F> memoize( F* func ) {
  return {func};
}

int foo(int x) {
  static auto mem = memoize(foo);
  auto&& foo = mem;
  std::cout << "processing...\n";
  if (x <= 0) return foo(x+2)-foo(x+1); // bwahaha
  if (x <= 2) return 1;
  return foo(x-1) + foo(x-2);;
}
int main() {
  std::cout << foo(10) << "\n";
}

Живой пример

Обратите внимание, что foo(10) делает только 10 вызовов foo.

Это также допускает: 

#define CAT2(A,B,C) A##B##C
#define CAT(A,B,C) CAT2(A,B,C)
#define MEMOIZE(F) \
  static auto CAT( memoize_static_, __LINE__, F ) = memoize(F); \
  auto&& F = CAT( memoize_static_, __LINE__, F )

int foo(int x) {
  MEMOIZE(foo);
  std::cout << "processing...\n";
  if (x <= 0) return 0;
  if (x <= 2) return 1;
  return foo(x-1) + foo(x-2);;
}

Для людей, которые любят макросы для такого рода вещей.

3-ступенчатая версия может быть лучше.

Во-первых, прелюдия с форвардом объявление функции и оболочки memoizer.

Во-вторых, внутри функции есть псевдоним для имени функции, поэтому рекурсивные вызовы используют функцию запоминания. В-третьих, после объявления функции, псевдоним для имени функции, поэтому внешние вызовы также используют memoized версию. Приведенный выше код запоминает только рекурсивные вызовы, но никогда-начальный вызов.
3