Julia - 有没有办法在不使用太多内存的情况下避免使用循环

Question

考虑以下示例：

module structs
mutable struct testStruct
    x::Array{Int64,2}
end
end

function innerFunc(s::structs.testStruct)
    s.x[1:2] .= s.x[3:4]
end

function structTest!(s::structs.testStruct, n)
    for i = 1:n
        innerFunc(s)
    end
    println(s.x)
end

随着我增加n，内存分配也会增加。我认为这是因为在每次迭代中，我都会为s.x[3:4] 创建一个分配。我可以通过使用循环来避免这种情况：

function innerFunc(s::structs.testStruct)
    for i = 1:2
        s.x[i] .= s.x[i+2]
    end
end

function structTest!(s::structs.testStruct, n)
    for i = 1:n
        innerFunc(s)
    end
    println(s.x)
end

但是，我不喜欢循环，因为语法很麻烦。有没有办法避免它？在每次迭代中，我想修改s.x 的第一个和第二个元素而不增加内存分配，因为我增加了n，因为我没有创建任何新内容。

更新：为了响应 DNF，我尝试使用@view：

module structs
mutable struct testStruct
    x::Array{Int64,2}
end
end

function innerfunc!(s::structs.testStruct)
    s.x[1:2] .= view(s.x, 3:4)
end

function structTest!(s::structs.testStruct, n)
    for i = 1:n
        innerfunc!(s)
    end
    println(s.x)
end

这是我得到的：

@time structTest!(structs.testStruct([1 2 3 4]),33)
0.000112 seconds (202 allocations: 7.938 KiB)

@time structTest!(structs.testStruct([1 2 3 4]),330)
0.000126 seconds (1.69 k allocations: 68.266 KiB)

我希望分配对n 保持不变。

Answer 1

正如@DNF 所说，使用视图应该可以解决问题，但是因为视图不是不可变的，所以内存开销很小，这在通常的应用程序中是无关紧要的。

所以本质上，您必须使用for 循环。为了让它看起来更矢量化，Dahua Lin 的 Devectorized.jl 包来拯救它：

# Pkg.add("Devectorized.jl")
using Devectorized

function innerfunc!(s::structs.testStruct)
    @devec s.x[1:2] = s.x[3:4]
end

你很高兴：

julia> @time structTest!(structs.testStruct([1 2 3 4]),3300)
  0.000299 seconds (40 allocations: 1.641 KiB)

julia> @time structTest!(structs.testStruct([1 2 3 4]),330000)
  0.001209 seconds (40 allocations: 1.641 KiB)

Answer 2

使用view：

function innerfunc!(s::structs.testStruct)
    s.x[1:2] .= view(s.x, 3:4)
end

或

function innerfunc!(s::structs.testStruct)
    @views s.x[1:2] .= s.x[3:4]
end

哦，在函数名中加上 !，因为它会改变输入。

编辑：显然，我错了。视图 do 分配一点。但是你做基准测试的方式会给你非常错误的答案，特别是当你在全局范围内进行基准测试时，内存估计会偏离。一些提示：

1. 使用 BenchmarkTools.jl 进行基准测试。
2. 您不需要可变结构。您可以在不可变结构中更改数组。
3. 狡辩，但使用x::Array{Int, 1} 或x::Vector{Int} 而不是Array{Int, 2}。
4. 除非您确实需要，否则不要在函数中添加 print 语句！

即

struct TestStruct
    x::Vector{Int64}
end

function innerfunc!(s::TestStruct)
    s.x[1:2] .= view(s.x, 3:4)
end

function structtest!(s::TestStruct, n)
    for i = 1:n
        innerfunc!(s)
    end
    return s
end

julia> s = TestStruct([1, 2, 3, 4])
TestStruct([1, 2, 3, 4])

julia> @btime structtest!($s, 33)
  575.108 ns (33 allocations: 1.55 KiB)
TestStruct([3, 4, 3, 4])