从主函数中清除局部函数中的持久变量

Question

我有一个代码由一个包含多个函数的文件组成，其中一些函数使用 persistent 变量。为了使其正常工作，持久变量必须为空。

在多功能文件中有clear永久变量的记录方法，例如：

clear functionName % least destructive
clear functions    % more destructive
clear all          % most destructive

不幸的是，我不能保证用户记得在调用函数之前清除persistent变量，所以我正在探索在代码开头执行清除操作的方法。为了说明这个问题，请考虑以下示例：

function clearPersistent(methodId)
if ~nargin, methodId = 0; end

switch methodId
  case 0 
    % do nothing
  case 1
    clear(mfilename);
  case 2
    eval(sprintf('clear %s', mfilename));
  case 3
    clear functions;
  case 4
    clear all;
end

subfunction();
subfunction();
end

function [] = subfunction()
persistent val

if isempty(val)
  disp("val is empty");
  val = 123;
else
  disp("val is not empty");
end
end

当第一个运行这个时，我们得到：

>> clearPersistent
val is empty
val is not empty

我希望此时再次使用运行函数，任何非 0 输入都会导致 val 变量被清除，但是唉 - 事实并非如此.设置 val 后，除非我们使用顶部代码段外部中显示的替代方案之一，或者修改 .m 文件，否则它会保持设置状态。

我的问题：是否可以从主函数体内清除子函数中的持久变量，如果可以，如何清除？

换句话说，我正在寻找一些可以在调用子函数之前放入 clearPersistent 的代码，以便输出始终如一：

val is empty
val is not empty

P.S.

这是一个相关的过去问题（不涉及此特定用例）：List/view/clear persistent variables in Matlab.
我知道重写代码以完全不使用 persistent 变量的可能性（例如，通过传递数据，使用 appdata，添加 'clear' 所有子功能的标志，等等）。
请注意，编辑函数的源代码并保存会隐式清除它（连同所有持久变量）。
我知道文档指出“clear 函数不会清除局部或嵌套函数中的持久变量。

问题的其他背景：

实际代码结构如下：

Main function (called once)
  └ Global optimization solver (called once)
    └ Objective function (called an unknown N≫1 times)
      └ 1st function that uses persistents
      └ 2nd function that uses persistents

正如评论中提到的，一些变量被持久化的原因有几个：

松耦合/SoC：objective函数不需要知道子函数是如何工作的。
封装：这是一个实现细节。持久变量不需要存在于使用它们的函数范围之外（即没有其他人需要它们）。
性能：持久变量包含计算成本相当高的矩阵，但每次调用主函数时只需要执行一次此操作。

使用持久变量的一个（副作用？）效果是使整个代码有状态（有两种状态：before 和 after昂贵的计算）。最初的问题源于这样一个事实，即状态在主函数调用之间没有被正确重置，导致运行依赖于使用先前（因此无效）配置创建的状态。

可以通过在主函数中计算一次性值（目前只解析用户提供的配置，调用求解器，最后 stores/displays 输出），然后传递它们来避免有状态与用户配置一起进入 objective 函数，然后将它们传递给子函数。这种方法解决了状态清除问题，但损害了封装并增加了耦合，进而可能损害可维护性。

不幸的是，objective 函数没有 flag that says 'init' etc.，所以我们不知道它是为第 1^st 还是第 n[=第 85=]th 次，我们自己没有跟踪（又名 state）。

理想的解决方案具有以下几个特性：

计算昂贵的数量一次。
成为无国籍人。
不传递不相关的数据（即“需要了解基础”；各个功能工作区仅包含他们需要的数据）。

Answer 1

clear fname 和 clear functions 从内存中删除 M 文件。下次你运行这个函数时，它会再次从磁盘读取，解析并编译成字节码。因此，您减慢了函数的下一次执行速度。

因此，从一个函数中清除一个函数或子函数是行不通的。您正在运行调用该函数，您无法从内存中清除它的文件。

我的解决方案是向 subfunction 添加一个选项以清除其持久变量，如下所示：

function clearPersistent()

subfunction('clear');
subfunction();
subfunction();
end

function [] = subfunction(option)
persistent val

if nargin>0 && ischar(option) && strcmp(option,'clear')
   val = [];
   return
end

if isempty(val)
  disp("val is empty");
  val = 123;
else
  disp("val is not empty");
end

end

当然，您可以在调用 subfunction('init') 时初始化您的值。

可能适用于您的用例的不同解决方案是将 val 的计算与其使用分开。我会发现这比任何其他解决方案都更容易阅读，而且性能也会更高。

function main()
val = computeval();
subfunction(val);
subfunction(val);
end

鉴于您的编辑，您可以将 objective 函数放在一个单独的文件中（在 private 子目录中）。您将能够clear它。

持久变量的替代方法是创建一个用户 class，它具有计算昂贵状态的构造函数，以及另一种计算 objective 函数的方法。这也可以是 private 子目录中的 classdef 文件。我认为这更好，因为您不需要记住调用 clear.

在这两种情况下，您不再拥有包含所有代码的单个文件。我认为您需要放弃这两个理想之一：要么破坏数据封装，要么将代码拆分成两个文件（代码封装？）。

Answer 2

为什么不使用全局变量？您可以创建一个包含变量的全局结构，并且可以使用 variable_manager:

对其进行管理

function main
    variable_manager('init')
    subfunction1()
    subfunction2()
end

function variable_manager(action)
    global globals
    switch action
        case 'init'
            globals = struct('val',[],'foo',[]);
        case 'clear'
            globals = structfun(@(x)[],globals,'UniformOutput', false);
%       case ....
%       ...
    end
end

function subfunction1
    global globals
    if isempty(globals.val)
        disp("val is empty");
        globals.val = 123;
    else
        disp("val is not empty");
    end
end

function subfunction2
    global globals
    if isempty(globals.foo)
        disp("foo is empty");
        globals.foo = 321;
    else
        disp("foo is not empty");
    end
end

Answer 3

如问题中所述，其中一种可能性是使用 appdata，这与 global 没有太大区别（至少在将它们与 "object 0" 相关联时 - 这是MATLAB 实例本身）。避免 "collisions" 与其他 scripts/functions/etc。我们引入了一个随机字符串（如果我们在每个使用这种存储技术的函数中生成一个字符串，它几乎可以保证不会发生冲突）。这种方法的主要缺点是字符串必须在多个地方进行硬编码，或者应该更改代码的结构，以便使用此 appdata 的函数嵌套在定义它的函数中。

这两种写法是：

function clearPersistent()
% Initialization - clear the first time:
clearAppData();

% "Business logic"
subfunction();
subfunction();

% Clear again, just to be sure:
clearAppData();
end % clearPersistent

function [] = subfunction()
APPDATA_NAME = "pZGKmHt6HzkkakvdfLV8"; % Some random string, to avoid "global collisions"
val = getappdata(0, APPDATA_NAME);

if isempty(val)
  disp("val is empty");
  val = 123;
  setappdata(0, APPDATA_NAME, val);
else
  disp("val is not empty");
end
end % subfunction

function [] = clearAppData()
APPDATA_NAME = "pZGKmHt6HzkkakvdfLV8";
if isappdata(0, APPDATA_NAME)
  rmappdata(0, APPDATA_NAME);
end
end % clearAppData

和：

function clearPersistent()
APPDATA_NAME = "pZGKmHt6HzkkakvdfLV8";
% Initialization - clear the first time:
clearAppData();

% "Business logic"
subfunction();
subfunction();

% Clear again, just to be sure:
clearAppData();

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

function [] = subfunction()
  val = getappdata(0, APPDATA_NAME);

  if isempty(val)
    disp("val is empty");
    val = 123;
    setappdata(0, APPDATA_NAME, val);
  else
    disp("val is not empty");
  end
end % subfunction

function [] = clearAppData()
  if isappdata(0, APPDATA_NAME)
    rmappdata(0, APPDATA_NAME);
  end
end % clearAppData

end % clearPersistent

从主函数中清除局部函数中的持久变量

Clear persistent variables in local functions from within the main function

matlab

state

global-variables

persistent-storage

local-functions

P.S.

问题的其他背景：