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在C++中缓存昂贵的数据——函数作用域静态变量与可变成员变量

mutable thread-safety static c++

Dominic Rodger · 技术社区 · 16 年前

我有一个相对昂贵的数据获取操作,我想缓存其结果。此操作从调用 const

double AdjustData(double d, int key) const {
  double factor = LongRunningOperationToFetchFactor(key);
  return factor * d;
}

AdjustData mutable map<int, double> key factor ),但我认为使用函数范围的静态可能是一个更好的解决方案——这个因素只需要这个函数,与类的其他部分无关。

Dom

4 回复 | 直到 16 年前

Jeroen Dirks 16 年前

我会用这样的东西来包装LongRunningOperationToFetchFactor的实现。我使用的是Boost作用域锁,但你也可以使用其他锁框架。

#include <boost/thread/thread.hpp>
#include <boost/thread/mutex.hpp>
#include <map>

using namespace std;

static boost::mutex myMutex;
static map<int,double> results;

double CachedLongRunningOperationToFetchFactor( int key )
{

   {
       boost::mutex::scoped_lock lock(myMutex);

       map<int,double>::iterator iter = results.find(key);
       if ( iter != results.end() )
       {
          return (*iter).second;
       }
   }
   // not in the Cache calculate it
   result = LongRunningOperationToFetchFactor( key );
   {
       // we need to lock the map again
       boost::mutex::scoped_lock lock(myMutex);
       // it could be that another thread already calculated the result but
       // map assignment does not care.
       results[key] = result;
   }
   return result;
}

从你的问题中不太清楚,但如果函数LongRunningOperationToFetchFactor是你类的成员函数,那么你希望映射是同一类中的可变映射。不过,我使用单个静态互斥体进行访问仍然足够快。

Johannes Schaub - litb 16 年前

我会这

正如你所说,它应该是线程安全的——如果不同的线程可以调用同一对象上的成员函数,你可能想使用互斥体。 boost::thread 是一个很好的图书馆。

Judge Maygarden 16 年前

singleton pattern (1) 使用一个执行长时间运行操作并缓存结果的类。然后,这个实例可以在其他类的const成员函数中使用。考虑互斥来保护映射数据结构中的插入和提取,以确保线程安全。如果多线程性能是一个巨大的问题,那么您可以将键标记为正在进行中,以防止多个线程同时计算同一个键。

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

class FactorMaker {
    map<int, double> cache;

    double longRunningFetch(int key)
    {
        const double factor = static_cast<double> (rand()) / RAND_MAX;
        cout << "calculating factor for key " << key << endl;
        // lock
        cache.insert(make_pair(key, factor));
        // unlock
        return factor;
    }

public:
    double getFactor(int key) {
        // lock
        map<int, double>::iterator it = cache.find(key);
        // unlock
        return (cache.end() == it) ? longRunningFetch(key) : it->second;
    }
};

FactorMaker & getFactorMaker()
{
    static FactorMaker instance;
    return instance;
}

class UsesFactors {
public:
    UsesFactors() {}

    void printFactor(int key) const
    {
        cout << getFactorMaker().getFactor(key) << endl;
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    const UsesFactors obj;

    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        obj.printFactor(i);

    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        obj.printFactor(i);

    return EXIT_SUCCESS;
}

(1) 单例模式可能会被严重遗漏。所以,如果你是第一次看到它,请不要疯狂。

Lyndsey Ferguson 16 年前

double AdjustData(double d) const {
   static const double kAdjustFactor = LongRunningOperationToFetchFactor();
   return kAdjustFactor * d;
}

这样你只取一次因子。