home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Netrunner 2004 October / NETRUNNER0410.ISO / regular / ActivePerl-5.8.4.810-MSWin32-x86.msi / _5b18f610eb9fe2221b9fcc38d0903d38 < prev    next >
Text File  |  2004-06-01  |  36KB  |  1,048 lines

  1. # -*- mode: perl; perl-indent-level: 2; -*-
  2. # Memoize.pm
  3. #
  4. # Transparent memoization of idempotent functions
  5. #
  6. # Copyright 1998, 1999, 2000, 2001 M-J. Dominus.
  7. # You may copy and distribute this program under the
  8. # same terms as Perl itself.  If in doubt, 
  9. # write to mjd-perl-memoize+@plover.com for a license.
  10. #
  11. # Version 1.01 $Revision: 1.18 $ $Date: 2001/06/24 17:16:47 $
  12.  
  13. package Memoize;
  14. $VERSION = '1.01';
  15.  
  16. # Compile-time constants
  17. sub SCALAR () { 0 } 
  18. sub LIST () { 1 } 
  19.  
  20.  
  21. #
  22. # Usage memoize(functionname/ref,
  23. #               { NORMALIZER => coderef, INSTALL => name,
  24. #                 LIST_CACHE => descriptor, SCALAR_CACHE => descriptor }
  25. #
  26.  
  27. use Carp;
  28. use Exporter;
  29. use vars qw($DEBUG);
  30. use Config;                     # Dammit.
  31. @ISA = qw(Exporter);
  32. @EXPORT = qw(memoize);
  33. @EXPORT_OK = qw(unmemoize flush_cache);
  34. use strict;
  35.  
  36. my %memotable;
  37. my %revmemotable;
  38. my @CONTEXT_TAGS = qw(MERGE TIE MEMORY FAULT HASH);
  39. my %IS_CACHE_TAG = map {($_ => 1)} @CONTEXT_TAGS;
  40.  
  41. # Raise an error if the user tries to specify one of thesepackage as a
  42. # tie for LIST_CACHE
  43.  
  44. my %scalar_only = map {($_ => 1)} qw(DB_File GDBM_File SDBM_File ODBM_File NDBM_File);
  45.  
  46. sub memoize {
  47.   my $fn = shift;
  48.   my %options = @_;
  49.   my $options = \%options;
  50.   
  51.   unless (defined($fn) && 
  52.       (ref $fn eq 'CODE' || ref $fn eq '')) {
  53.     croak "Usage: memoize 'functionname'|coderef {OPTIONS}";
  54.   }
  55.  
  56.   my $uppack = caller;        # TCL me Elmo!
  57.   my $cref;            # Code reference to original function
  58.   my $name = (ref $fn ? undef : $fn);
  59.  
  60.   # Convert function names to code references
  61.   $cref = &_make_cref($fn, $uppack);
  62.  
  63.   # Locate function prototype, if any
  64.   my $proto = prototype $cref;
  65.   if (defined $proto) { $proto = "($proto)" }
  66.   else { $proto = "" }
  67.  
  68.   # I would like to get rid of the eval, but there seems not to be any
  69.   # other way to set the prototype properly.  The switch here for
  70.   # 'usethreads' works around a bug in threadperl having to do with
  71.   # magic goto.  It would be better to fix the bug and use the magic
  72.   # goto version everywhere.
  73.   my $wrapper = 
  74.       $Config{usethreads} 
  75.         ? eval "sub $proto { &_memoizer(\$cref, \@_); }" 
  76.         : eval "sub $proto { unshift \@_, \$cref; goto &_memoizer; }";
  77.  
  78.   my $normalizer = $options{NORMALIZER};
  79.   if (defined $normalizer  && ! ref $normalizer) {
  80.     $normalizer = _make_cref($normalizer, $uppack);
  81.   }
  82.   
  83.   my $install_name;
  84.   if (defined $options->{INSTALL}) {
  85.     # INSTALL => name
  86.     $install_name = $options->{INSTALL};
  87.   } elsif (! exists $options->{INSTALL}) {
  88.     # No INSTALL option provided; use original name if possible
  89.     $install_name = $name;
  90.   } else {
  91.     # INSTALL => undef  means don't install
  92.   }
  93.  
  94.   if (defined $install_name) {
  95.     $install_name = $uppack . '::' . $install_name
  96.     unless $install_name =~ /::/;
  97.     no strict;
  98.     local($^W) = 0;           # ``Subroutine $install_name redefined at ...''
  99.     *{$install_name} = $wrapper; # Install memoized version
  100.   }
  101.  
  102.   $revmemotable{$wrapper} = "" . $cref; # Turn code ref into hash key
  103.  
  104.   # These will be the caches
  105.   my %caches;
  106.   for my $context (qw(SCALAR LIST)) {
  107.     # suppress subsequent 'uninitialized value' warnings
  108.     $options{"${context}_CACHE"} ||= ''; 
  109.  
  110.     my $cache_opt = $options{"${context}_CACHE"};
  111.     my @cache_opt_args;
  112.     if (ref $cache_opt) {
  113.       @cache_opt_args = @$cache_opt;
  114.       $cache_opt = shift @cache_opt_args;
  115.     }
  116.     if ($cache_opt eq 'FAULT') { # no cache
  117.       $caches{$context} = undef;
  118.     } elsif ($cache_opt eq 'HASH') { # user-supplied hash
  119.       my $cache = $cache_opt_args[0];
  120.       my $package = ref(tied %$cache);
  121.       if ($context eq 'LIST' && $scalar_only{$package}) {
  122.         croak("You can't use $package for LIST_CACHE because it can only store scalars");
  123.       }
  124.       $caches{$context} = $cache;
  125.     } elsif ($cache_opt eq '' ||  $IS_CACHE_TAG{$cache_opt}) {
  126.       # default is that we make up an in-memory hash
  127.       $caches{$context} = {};
  128.       # (this might get tied later, or MERGEd away)
  129.     } else {
  130.       croak "Unrecognized option to `${context}_CACHE': `$cache_opt' should be one of (@CONTEXT_TAGS); aborting";
  131.     }
  132.   }
  133.  
  134.   # Perhaps I should check here that you didn't supply *both* merge
  135.   # options.  But if you did, it does do something reasonable: They
  136.   # both get merged to the same in-memory hash.
  137.   if ($options{SCALAR_CACHE} eq 'MERGE') {
  138.     $caches{SCALAR} = $caches{LIST};
  139.   } elsif ($options{LIST_CACHE} eq 'MERGE') {
  140.     $caches{LIST} = $caches{SCALAR};
  141.   }
  142.  
  143.   # Now deal with the TIE options
  144.   {
  145.     my $context;
  146.     foreach $context (qw(SCALAR LIST)) {
  147.       # If the relevant option wasn't `TIE', this call does nothing.
  148.       _my_tie($context, $caches{$context}, $options);  # Croaks on failure
  149.     }
  150.   }
  151.   
  152.   # We should put some more stuff in here eventually.
  153.   # We've been saying that for serveral versions now.
  154.   # And you know what?  More stuff keeps going in!
  155.   $memotable{$cref} = 
  156.   {
  157.     O => $options,  # Short keys here for things we need to access frequently
  158.     N => $normalizer,
  159.     U => $cref,
  160.     MEMOIZED => $wrapper,
  161.     PACKAGE => $uppack,
  162.     NAME => $install_name,
  163.     S => $caches{SCALAR},
  164.     L => $caches{LIST},
  165.   };
  166.  
  167.   $wrapper            # Return just memoized version
  168. }
  169.  
  170. # This function tries to load a tied hash class and tie the hash to it.
  171. sub _my_tie {
  172.   my ($context, $hash, $options) = @_;
  173.   my $fullopt = $options->{"${context}_CACHE"};
  174.  
  175.   # We already checked to make sure that this works.
  176.   my $shortopt = (ref $fullopt) ? $fullopt->[0] : $fullopt;
  177.   
  178.   return unless defined $shortopt && $shortopt eq 'TIE';
  179.   carp("TIE option to memoize() is deprecated; use HASH instead")
  180.       if $^W;
  181.  
  182.   my @args = ref $fullopt ? @$fullopt : ();
  183.   shift @args;
  184.   my $module = shift @args;
  185.   if ($context eq 'LIST' && $scalar_only{$module}) {
  186.     croak("You can't use $module for LIST_CACHE because it can only store scalars");
  187.   }
  188.   my $modulefile = $module . '.pm';
  189.   $modulefile =~ s{::}{/}g;
  190.   eval { require $modulefile };
  191.   if ($@) {
  192.     croak "Memoize: Couldn't load hash tie module `$module': $@; aborting";
  193.   }
  194.   my $rc = (tie %$hash => $module, @args);
  195.   unless ($rc) {
  196.     croak "Memoize: Couldn't tie hash to `$module': $!; aborting";
  197.   }
  198.   1;
  199. }
  200.  
  201. sub flush_cache {
  202.   my $func = _make_cref($_[0], scalar caller);
  203.   my $info = $memotable{$revmemotable{$func}};
  204.   die "$func not memoized" unless defined $info;
  205.   for my $context (qw(S L)) {
  206.     my $cache = $info->{$context};
  207.     if (tied %$cache && ! (tied %$cache)->can('CLEAR')) {
  208.       my $funcname = defined($info->{NAME}) ? 
  209.           "function $info->{NAME}" : "anonymous function $func";
  210.       my $context = {S => 'scalar', L => 'list'}->{$context};
  211.       croak "Tied cache hash for $context-context $funcname does not support flushing";
  212.     } else {
  213.       %$cache = ();
  214.     }
  215.   }
  216. }
  217.  
  218. # This is the function that manages the memo tables.
  219. sub _memoizer {
  220.   my $orig = shift;        # stringized version of ref to original func.
  221.   my $info = $memotable{$orig};
  222.   my $normalizer = $info->{N};
  223.   
  224.   my $argstr;
  225.   my $context = (wantarray() ? LIST : SCALAR);
  226.  
  227.   if (defined $normalizer) { 
  228.     no strict;
  229.     if ($context == SCALAR) {
  230.       $argstr = &{$normalizer}(@_);
  231.     } elsif ($context == LIST) {
  232.       ($argstr) = &{$normalizer}(@_);
  233.     } else {
  234.       croak "Internal error \#41; context was neither LIST nor SCALAR\n";
  235.     }
  236.   } else {                      # Default normalizer
  237.     local $^W = 0;
  238.     $argstr = join chr(28),@_;  
  239.   }
  240.  
  241.   if ($context == SCALAR) {
  242.     my $cache = $info->{S};
  243.     _crap_out($info->{NAME}, 'scalar') unless $cache;
  244.     if (exists $cache->{$argstr}) { 
  245.       return $cache->{$argstr};
  246.     } else {
  247.       my $val = &{$info->{U}}(@_);
  248.       # Scalars are considered to be lists; store appropriately
  249.       if ($info->{O}{SCALAR_CACHE} eq 'MERGE') {
  250.     $cache->{$argstr} = [$val];
  251.       } else {
  252.     $cache->{$argstr} = $val;
  253.       }
  254.       $val;
  255.     }
  256.   } elsif ($context == LIST) {
  257.     my $cache = $info->{L};
  258.     _crap_out($info->{NAME}, 'list') unless $cache;
  259.     if (exists $cache->{$argstr}) {
  260.       my $val = $cache->{$argstr};
  261.       # If LISTCONTEXT=>MERGE, then the function never returns lists,
  262.       # so we have a scalar value cached, so just return it straightaway:
  263.       return ($val) if $info->{O}{LIST_CACHE} eq 'MERGE';
  264.       # Maybe in a later version we can use a faster test.
  265.  
  266.       # Otherwise, we cached an array containing the returned list:
  267.       return @$val;
  268.     } else {
  269.       my $q = $cache->{$argstr} = [&{$info->{U}}(@_)];
  270.       @$q;
  271.     }
  272.   } else {
  273.     croak "Internal error \#42; context was neither LIST nor SCALAR\n";
  274.   }
  275. }
  276.  
  277. sub unmemoize {
  278.   my $f = shift;
  279.   my $uppack = caller;
  280.   my $cref = _make_cref($f, $uppack);
  281.  
  282.   unless (exists $revmemotable{$cref}) {
  283.     croak "Could not unmemoize function `$f', because it was not memoized to begin with";
  284.   }
  285.   
  286.   my $tabent = $memotable{$revmemotable{$cref}};
  287.   unless (defined $tabent) {
  288.     croak "Could not figure out how to unmemoize function `$f'";
  289.   }
  290.   my $name = $tabent->{NAME};
  291.   if (defined $name) {
  292.     no strict;
  293.     local($^W) = 0;           # ``Subroutine $install_name redefined at ...''
  294.     *{$name} = $tabent->{U}; # Replace with original function
  295.   }
  296.   undef $memotable{$revmemotable{$cref}};
  297.   undef $revmemotable{$cref};
  298.  
  299.   # This removes the last reference to the (possibly tied) memo tables
  300.   # my ($old_function, $memotabs) = @{$tabent}{'U','S','L'};
  301.   # undef $tabent; 
  302.  
  303. #  # Untie the memo tables if they were tied.
  304. #  my $i;
  305. #  for $i (0,1) {
  306. #    if (tied %{$memotabs->[$i]}) {
  307. #      warn "Untying hash #$i\n";
  308. #      untie %{$memotabs->[$i]};
  309. #    }
  310. #  }
  311.  
  312.   $tabent->{U};
  313. }
  314.  
  315. sub _make_cref {
  316.   my $fn = shift;
  317.   my $uppack = shift;
  318.   my $cref;
  319.   my $name;
  320.  
  321.   if (ref $fn eq 'CODE') {
  322.     $cref = $fn;
  323.   } elsif (! ref $fn) {
  324.     if ($fn =~ /::/) {
  325.       $name = $fn;
  326.     } else {
  327.       $name = $uppack . '::' . $fn;
  328.     }
  329.     no strict;
  330.     if (defined $name and !defined(&$name)) {
  331.       croak "Cannot operate on nonexistent function `$fn'";
  332.     }
  333. #    $cref = \&$name;
  334.     $cref = *{$name}{CODE};
  335.   } else {
  336.     my $parent = (caller(1))[3]; # Function that called _make_cref
  337.     croak "Usage: argument 1 to `$parent' must be a function name or reference.\n";
  338.   }
  339.   $DEBUG and warn "${name}($fn) => $cref in _make_cref\n";
  340.   $cref;
  341. }
  342.  
  343. sub _crap_out {
  344.   my ($funcname, $context) = @_;
  345.   if (defined $funcname) {
  346.     croak "Function `$funcname' called in forbidden $context context; faulting";
  347.   } else {
  348.     croak "Anonymous function called in forbidden $context context; faulting";
  349.   }
  350. }
  351.  
  352. 1;
  353.  
  354.  
  355.  
  356.  
  357.  
  358. =head1 NAME
  359.  
  360. Memoize - Make functions faster by trading space for time
  361.  
  362. =head1 SYNOPSIS
  363.  
  364.         # This is the documentation for Memoize 1.01
  365.     use Memoize;
  366.     memoize('slow_function');
  367.     slow_function(arguments);    # Is faster than it was before
  368.  
  369.  
  370. This is normally all you need to know.  However, many options are available:
  371.  
  372.     memoize(function, options...);
  373.  
  374. Options include:
  375.  
  376.     NORMALIZER => function
  377.     INSTALL => new_name
  378.  
  379.     SCALAR_CACHE => 'MEMORY'
  380.         SCALAR_CACHE => ['HASH', \%cache_hash ]
  381.     SCALAR_CACHE => 'FAULT'
  382.     SCALAR_CACHE => 'MERGE'
  383.  
  384.     LIST_CACHE => 'MEMORY'
  385.         LIST_CACHE => ['HASH', \%cache_hash ]
  386.     LIST_CACHE => 'FAULT'
  387.     LIST_CACHE => 'MERGE'
  388.  
  389. =head1 DESCRIPTION
  390.  
  391. `Memoizing' a function makes it faster by trading space for time.  It
  392. does this by caching the return values of the function in a table.
  393. If you call the function again with the same arguments, C<memoize>
  394. jumps in and gives you the value out of the table, instead of letting
  395. the function compute the value all over again.
  396.  
  397. Here is an extreme example.  Consider the Fibonacci sequence, defined
  398. by the following function:
  399.  
  400.     # Compute Fibonacci numbers
  401.     sub fib {
  402.       my $n = shift;
  403.       return $n if $n < 2;
  404.       fib($n-1) + fib($n-2);
  405.     }
  406.  
  407. This function is very slow.  Why?  To compute fib(14), it first wants
  408. to compute fib(13) and fib(12), and add the results.  But to compute
  409. fib(13), it first has to compute fib(12) and fib(11), and then it
  410. comes back and computes fib(12) all over again even though the answer
  411. is the same.  And both of the times that it wants to compute fib(12),
  412. it has to compute fib(11) from scratch, and then it has to do it
  413. again each time it wants to compute fib(13).  This function does so
  414. much recomputing of old results that it takes a really long time to
  415. run---fib(14) makes 1,200 extra recursive calls to itself, to compute
  416. and recompute things that it already computed.
  417.  
  418. This function is a good candidate for memoization.  If you memoize the
  419. `fib' function above, it will compute fib(14) exactly once, the first
  420. time it needs to, and then save the result in a table.  Then if you
  421. ask for fib(14) again, it gives you the result out of the table.
  422. While computing fib(14), instead of computing fib(12) twice, it does
  423. it once; the second time it needs the value it gets it from the table.
  424. It doesn't compute fib(11) four times; it computes it once, getting it
  425. from the table the next three times.  Instead of making 1,200
  426. recursive calls to `fib', it makes 15.  This makes the function about
  427. 150 times faster.
  428.  
  429. You could do the memoization yourself, by rewriting the function, like
  430. this:
  431.  
  432.     # Compute Fibonacci numbers, memoized version
  433.     { my @fib;
  434.         sub fib {
  435.         my $n = shift;
  436.         return $fib[$n] if defined $fib[$n];
  437.         return $fib[$n] = $n if $n < 2;
  438.         $fib[$n] = fib($n-1) + fib($n-2);
  439.       }
  440.         }
  441.  
  442. Or you could use this module, like this:
  443.  
  444.     use Memoize;
  445.     memoize('fib');
  446.  
  447.     # Rest of the fib function just like the original version.
  448.  
  449. This makes it easy to turn memoizing on and off.
  450.  
  451. Here's an even simpler example: I wrote a simple ray tracer; the
  452. program would look in a certain direction, figure out what it was
  453. looking at, and then convert the `color' value (typically a string
  454. like `red') of that object to a red, green, and blue pixel value, like
  455. this:
  456.  
  457.     for ($direction = 0; $direction < 300; $direction++) {
  458.       # Figure out which object is in direction $direction
  459.       $color = $object->{color};
  460.       ($r, $g, $b) = @{&ColorToRGB($color)};
  461.       ...
  462.     }
  463.  
  464. Since there are relatively few objects in a picture, there are only a
  465. few colors, which get looked up over and over again.  Memoizing
  466. C<ColorToRGB> sped up the program by several percent.
  467.  
  468. =head1 DETAILS
  469.  
  470. This module exports exactly one function, C<memoize>.  The rest of the
  471. functions in this package are None of Your Business.
  472.  
  473. You should say
  474.  
  475.     memoize(function)
  476.  
  477. where C<function> is the name of the function you want to memoize, or
  478. a reference to it.  C<memoize> returns a reference to the new,
  479. memoized version of the function, or C<undef> on a non-fatal error.
  480. At present, there are no non-fatal errors, but there might be some in
  481. the future.
  482.  
  483. If C<function> was the name of a function, then C<memoize> hides the
  484. old version and installs the new memoized version under the old name,
  485. so that C<&function(...)> actually invokes the memoized version.
  486.  
  487. =head1 OPTIONS
  488.  
  489. There are some optional options you can pass to C<memoize> to change
  490. the way it behaves a little.  To supply options, invoke C<memoize>
  491. like this:
  492.  
  493.     memoize(function, NORMALIZER => function,
  494.               INSTALL => newname,
  495.                           SCALAR_CACHE => option,
  496.                       LIST_CACHE => option
  497.              );
  498.  
  499. Each of these options is optional; you can include some, all, or none
  500. of them.
  501.  
  502. =head2 INSTALL
  503.  
  504. If you supply a function name with C<INSTALL>, memoize will install
  505. the new, memoized version of the function under the name you give.
  506. For example, 
  507.  
  508.     memoize('fib', INSTALL => 'fastfib')
  509.  
  510. installs the memoized version of C<fib> as C<fastfib>; without the
  511. C<INSTALL> option it would have replaced the old C<fib> with the
  512. memoized version.  
  513.  
  514. To prevent C<memoize> from installing the memoized version anywhere, use
  515. C<INSTALL =E<gt> undef>.
  516.  
  517. =head2 NORMALIZER
  518.  
  519. Suppose your function looks like this:
  520.  
  521.     # Typical call: f('aha!', A => 11, B => 12);
  522.     sub f {
  523.       my $a = shift;
  524.       my %hash = @_;
  525.       $hash{B} ||= 2;  # B defaults to 2
  526.       $hash{C} ||= 7;  # C defaults to 7
  527.  
  528.       # Do something with $a, %hash
  529.     }
  530.  
  531. Now, the following calls to your function are all completely equivalent:
  532.  
  533.     f(OUCH);
  534.     f(OUCH, B => 2);
  535.     f(OUCH, C => 7);
  536.     f(OUCH, B => 2, C => 7);
  537.     f(OUCH, C => 7, B => 2);
  538.     (etc.)
  539.  
  540. However, unless you tell C<Memoize> that these calls are equivalent,
  541. it will not know that, and it will compute the values for these
  542. invocations of your function separately, and store them separately.
  543.  
  544. To prevent this, supply a C<NORMALIZER> function that turns the
  545. program arguments into a string in a way that equivalent arguments
  546. turn into the same string.  A C<NORMALIZER> function for C<f> above
  547. might look like this:
  548.  
  549.     sub normalize_f {
  550.       my $a = shift;
  551.       my %hash = @_;
  552.       $hash{B} ||= 2;
  553.       $hash{C} ||= 7;
  554.  
  555.       join(',', $a, map ($_ => $hash{$_}) sort keys %hash);
  556.     }
  557.  
  558. Each of the argument lists above comes out of the C<normalize_f>
  559. function looking exactly the same, like this:
  560.  
  561.     OUCH,B,2,C,7
  562.  
  563. You would tell C<Memoize> to use this normalizer this way:
  564.  
  565.     memoize('f', NORMALIZER => 'normalize_f');
  566.  
  567. C<memoize> knows that if the normalized version of the arguments is
  568. the same for two argument lists, then it can safely look up the value
  569. that it computed for one argument list and return it as the result of
  570. calling the function with the other argument list, even if the
  571. argument lists look different.
  572.  
  573. The default normalizer just concatenates the arguments with character
  574. 28 in between.  (In ASCII, this is called FS or control-\.)  This
  575. always works correctly for functions with only one string argument,
  576. and also when the arguments never contain character 28.  However, it
  577. can confuse certain argument lists:
  578.  
  579.     normalizer("a\034", "b")
  580.     normalizer("a", "\034b")
  581.     normalizer("a\034\034b")
  582.  
  583. for example.
  584.  
  585. Since hash keys are strings, the default normalizer will not
  586. distinguish between C<undef> and the empty string.  It also won't work
  587. when the function's arguments are references.  For example, consider a
  588. function C<g> which gets two arguments: A number, and a reference to
  589. an array of numbers:
  590.  
  591.     g(13, [1,2,3,4,5,6,7]);
  592.  
  593. The default normalizer will turn this into something like
  594. C<"13\034ARRAY(0x436c1f)">.  That would be all right, except that a
  595. subsequent array of numbers might be stored at a different location
  596. even though it contains the same data.  If this happens, C<Memoize>
  597. will think that the arguments are different, even though they are
  598. equivalent.  In this case, a normalizer like this is appropriate:
  599.  
  600.     sub normalize { join ' ', $_[0], @{$_[1]} }
  601.  
  602. For the example above, this produces the key "13 1 2 3 4 5 6 7".
  603.  
  604. Another use for normalizers is when the function depends on data other
  605. than those in its arguments.  Suppose you have a function which
  606. returns a value which depends on the current hour of the day:
  607.  
  608.     sub on_duty {
  609.           my ($problem_type) = @_;
  610.       my $hour = (localtime)[2];
  611.           open my $fh, "$DIR/$problem_type" or die...;
  612.           my $line;
  613.           while ($hour-- > 0)
  614.             $line = <$fh>;
  615.           } 
  616.       return $line;
  617.     }
  618.  
  619. At 10:23, this function generates the 10th line of a data file; at
  620. 3:45 PM it generates the 15th line instead.  By default, C<Memoize>
  621. will only see the $problem_type argument.  To fix this, include the
  622. current hour in the normalizer:
  623.  
  624.         sub normalize { join ' ', (localtime)[2], @_ }
  625.  
  626. The calling context of the function (scalar or list context) is
  627. propagated to the normalizer.  This means that if the memoized
  628. function will treat its arguments differently in list context than it
  629. would in scalar context, you can have the normalizer function select
  630. its behavior based on the results of C<wantarray>.  Even if called in
  631. a list context, a normalizer should still return a single string.
  632.  
  633. =head2 C<SCALAR_CACHE>, C<LIST_CACHE>
  634.  
  635. Normally, C<Memoize> caches your function's return values into an
  636. ordinary Perl hash variable.  However, you might like to have the
  637. values cached on the disk, so that they persist from one run of your
  638. program to the next, or you might like to associate some other
  639. interesting semantics with the cached values.
  640.  
  641. There's a slight complication under the hood of C<Memoize>: There are
  642. actually I<two> caches, one for scalar values and one for list values.
  643. When your function is called in scalar context, its return value is
  644. cached in one hash, and when your function is called in list context,
  645. its value is cached in the other hash.  You can control the caching
  646. behavior of both contexts independently with these options.
  647.  
  648. The argument to C<LIST_CACHE> or C<SCALAR_CACHE> must either be one of
  649. the following four strings:
  650.  
  651.     MEMORY
  652.     FAULT
  653.     MERGE
  654.         HASH
  655.  
  656. or else it must be a reference to a list whose first element is one of
  657. these four strings, such as C<[HASH, arguments...]>.
  658.  
  659. =over 4
  660.  
  661. =item C<MEMORY>
  662.  
  663. C<MEMORY> means that return values from the function will be cached in
  664. an ordinary Perl hash variable.  The hash variable will not persist
  665. after the program exits.  This is the default.
  666.  
  667. =item C<HASH>
  668.  
  669. C<HASH> allows you to specify that a particular hash that you supply
  670. will be used as the cache.  You can tie this hash beforehand to give
  671. it any behavior you want.
  672.  
  673. A tied hash can have any semantics at all.  It is typically tied to an
  674. on-disk database, so that cached values are stored in the database and
  675. retrieved from it again when needed, and the disk file typically
  676. persists after your program has exited.  See C<perltie> for more
  677. complete details about C<tie>.
  678.  
  679. A typical example is:
  680.  
  681.         use DB_File;
  682.         tie my %cache => 'DB_File', $filename, O_RDWR|O_CREAT, 0666;
  683.         memoize 'function', SCALAR_CACHE => [HASH => \%cache];
  684.  
  685. This has the effect of storing the cache in a C<DB_File> database
  686. whose name is in C<$filename>.  The cache will persist after the
  687. program has exited.  Next time the program runs, it will find the
  688. cache already populated from the previous run of the program.  Or you
  689. can forcibly populate the cache by constructing a batch program that
  690. runs in the background and populates the cache file.  Then when you
  691. come to run your real program the memoized function will be fast
  692. because all its results have been precomputed.
  693.  
  694. =item C<TIE>
  695.  
  696. This option is no longer supported.  It is still documented only to
  697. aid in the debugging of old programs that use it.  Old programs should
  698. be converted to use the C<HASH> option instead.
  699.  
  700.         memoize ... [TIE, PACKAGE, ARGS...]
  701.  
  702. is merely a shortcut for
  703.  
  704.         require PACKAGE;
  705.     { my %cache;
  706.           tie %cache, PACKAGE, ARGS...;
  707.     }
  708.         memoize ... [HASH => \%cache];
  709.  
  710. =item C<FAULT>
  711.  
  712. C<FAULT> means that you never expect to call the function in scalar
  713. (or list) context, and that if C<Memoize> detects such a call, it
  714. should abort the program.  The error message is one of
  715.  
  716.     `foo' function called in forbidden list context at line ...
  717.     `foo' function called in forbidden scalar context at line ...
  718.  
  719. =item C<MERGE>
  720.  
  721. C<MERGE> normally means the function does not distinguish between list
  722. and sclar context, and that return values in both contexts should be
  723. stored together.  C<LIST_CACHE =E<gt> MERGE> means that list context
  724. return values should be stored in the same hash that is used for
  725. scalar context returns, and C<SCALAR_CACHE =E<gt> MERGE> means the
  726. same, mutatis mutandis.  It is an error to specify C<MERGE> for both,
  727. but it probably does something useful.
  728.  
  729. Consider this function:
  730.  
  731.     sub pi { 3; }
  732.  
  733. Normally, the following code will result in two calls to C<pi>:
  734.  
  735.     $x = pi();
  736.     ($y) = pi();
  737.     $z = pi();
  738.  
  739. The first call caches the value C<3> in the scalar cache; the second
  740. caches the list C<(3)> in the list cache.  The third call doesn't call
  741. the real C<pi> function; it gets the value from the scalar cache.
  742.  
  743. Obviously, the second call to C<pi> is a waste of time, and storing
  744. its return value is a waste of space.  Specifying C<LIST_CACHE =E<gt>
  745. MERGE> will make C<memoize> use the same cache for scalar and list
  746. context return values, so that the second call uses the scalar cache
  747. that was populated by the first call.  C<pi> ends up being called only
  748. once, and both subsequent calls return C<3> from the cache, regardless
  749. of the calling context.
  750.  
  751. Another use for C<MERGE> is when you want both kinds of return values
  752. stored in the same disk file; this saves you from having to deal with
  753. two disk files instead of one.  You can use a normalizer function to
  754. keep the two sets of return values separate.  For example:
  755.  
  756.         tie my %cache => 'MLDBM', 'DB_File', $filename, ...;
  757.  
  758.     memoize 'myfunc',
  759.       NORMALIZER => 'n',
  760.       SCALAR_CACHE => [HASH => \%cache],
  761.       LIST_CACHE => MERGE,
  762.     ;
  763.  
  764.     sub n {
  765.       my $context = wantarray() ? 'L' : 'S';
  766.       # ... now compute the hash key from the arguments ...
  767.       $hashkey = "$context:$hashkey";
  768.     }
  769.  
  770. This normalizer function will store scalar context return values in
  771. the disk file under keys that begin with C<S:>, and list context
  772. return values under keys that begin with C<L:>.
  773.  
  774. =back
  775.  
  776. =head1 OTHER FACILITIES
  777.  
  778. =head2 C<unmemoize>
  779.  
  780. There's an C<unmemoize> function that you can import if you want to.
  781. Why would you want to?  Here's an example: Suppose you have your cache
  782. tied to a DBM file, and you want to make sure that the cache is
  783. written out to disk if someone interrupts the program.  If the program
  784. exits normally, this will happen anyway, but if someone types
  785. control-C or something then the program will terminate immediately
  786. without synchronizing the database.  So what you can do instead is
  787.  
  788.     $SIG{INT} = sub { unmemoize 'function' };
  789.  
  790. C<unmemoize> accepts a reference to, or the name of a previously
  791. memoized function, and undoes whatever it did to provide the memoized
  792. version in the first place, including making the name refer to the
  793. unmemoized version if appropriate.  It returns a reference to the
  794. unmemoized version of the function.
  795.  
  796. If you ask it to unmemoize a function that was never memoized, it
  797. croaks.
  798.  
  799. =head2 C<flush_cache>
  800.  
  801. C<flush_cache(function)> will flush out the caches, discarding I<all>
  802. the cached data.  The argument may be a function name or a reference
  803. to a function.  For finer control over when data is discarded or
  804. expired, see the documentation for C<Memoize::Expire>, included in
  805. this package.
  806.  
  807. Note that if the cache is a tied hash, C<flush_cache> will attempt to
  808. invoke the C<CLEAR> method on the hash.  If there is no C<CLEAR>
  809. method, this will cause a run-time error.
  810.  
  811. An alternative approach to cache flushing is to use the C<HASH> option
  812. (see above) to request that C<Memoize> use a particular hash variable
  813. as its cache.  Then you can examine or modify the hash at any time in
  814. any way you desire.  You may flush the cache by using C<%hash = ()>. 
  815.  
  816. =head1 CAVEATS
  817.  
  818. Memoization is not a cure-all:
  819.  
  820. =over 4
  821.  
  822. =item *
  823.  
  824. Do not memoize a function whose behavior depends on program
  825. state other than its own arguments, such as global variables, the time
  826. of day, or file input.  These functions will not produce correct
  827. results when memoized.  For a particularly easy example:
  828.  
  829.     sub f {
  830.       time;
  831.     }
  832.  
  833. This function takes no arguments, and as far as C<Memoize> is
  834. concerned, it always returns the same result.  C<Memoize> is wrong, of
  835. course, and the memoized version of this function will call C<time> once
  836. to get the current time, and it will return that same time
  837. every time you call it after that.
  838.  
  839. =item *
  840.  
  841. Do not memoize a function with side effects.
  842.  
  843.     sub f {
  844.       my ($a, $b) = @_;
  845.           my $s = $a + $b;
  846.       print "$a + $b = $s.\n";
  847.     }
  848.  
  849. This function accepts two arguments, adds them, and prints their sum.
  850. Its return value is the numuber of characters it printed, but you
  851. probably didn't care about that.  But C<Memoize> doesn't understand
  852. that.  If you memoize this function, you will get the result you
  853. expect the first time you ask it to print the sum of 2 and 3, but
  854. subsequent calls will return 1 (the return value of
  855. C<print>) without actually printing anything.
  856.  
  857. =item *
  858.  
  859. Do not memoize a function that returns a data structure that is
  860. modified by its caller.
  861.  
  862. Consider these functions:  C<getusers> returns a list of users somehow,
  863. and then C<main> throws away the first user on the list and prints the
  864. rest:
  865.  
  866.     sub main {
  867.       my $userlist = getusers();
  868.       shift @$userlist;
  869.       foreach $u (@$userlist) {
  870.         print "User $u\n";
  871.       }
  872.     }
  873.  
  874.     sub getusers {
  875.       my @users;
  876.       # Do something to get a list of users;
  877.       \@users;  # Return reference to list.
  878.     }
  879.  
  880. If you memoize C<getusers> here, it will work right exactly once.  The
  881. reference to the users list will be stored in the memo table.  C<main>
  882. will discard the first element from the referenced list.  The next
  883. time you invoke C<main>, C<Memoize> will not call C<getusers>; it will
  884. just return the same reference to the same list it got last time.  But
  885. this time the list has already had its head removed; C<main> will
  886. erroneously remove another element from it.  The list will get shorter
  887. and shorter every time you call C<main>.
  888.  
  889. Similarly, this:
  890.  
  891.     $u1 = getusers();    
  892.     $u2 = getusers();    
  893.     pop @$u1;
  894.  
  895. will modify $u2 as well as $u1, because both variables are references
  896. to the same array.  Had C<getusers> not been memoized, $u1 and $u2
  897. would have referred to different arrays.
  898.  
  899. =item * 
  900.  
  901. Do not memoize a very simple function.
  902.  
  903. Recently someone mentioned to me that the Memoize module made his
  904. program run slower instead of faster.  It turned out that he was
  905. memoizing the following function:
  906.  
  907.     sub square {
  908.       $_[0] * $_[0];
  909.     }
  910.  
  911. I pointed out that C<Memoize> uses a hash, and that looking up a
  912. number in the hash is necessarily going to take a lot longer than a
  913. single multiplication.  There really is no way to speed up the
  914. C<square> function.
  915.  
  916. Memoization is not magical.
  917.  
  918. =back
  919.  
  920. =head1 PERSISTENT CACHE SUPPORT
  921.  
  922. You can tie the cache tables to any sort of tied hash that you want
  923. to, as long as it supports C<TIEHASH>, C<FETCH>, C<STORE>, and
  924. C<EXISTS>.  For example,
  925.  
  926.         tie my %cache => 'GDBM_File', $filename, O_RDWR|O_CREAT, 0666;
  927.         memoize 'function', SCALAR_CACHE => [HASH => \%cache];
  928.  
  929. works just fine.  For some storage methods, you need a little glue.
  930.  
  931. C<SDBM_File> doesn't supply an C<EXISTS> method, so included in this
  932. package is a glue module called C<Memoize::SDBM_File> which does
  933. provide one.  Use this instead of plain C<SDBM_File> to store your
  934. cache table on disk in an C<SDBM_File> database:
  935.  
  936.         tie my %cache => 'Memoize::SDBM_File', $filename, O_RDWR|O_CREAT, 0666;
  937.         memoize 'function', SCALAR_CACHE => [HASH => \%cache];
  938.  
  939. C<NDBM_File> has the same problem and the same solution.  (Use
  940. C<Memoize::NDBM_File instead of plain NDBM_File.>)
  941.  
  942. C<Storable> isn't a tied hash class at all.  You can use it to store a
  943. hash to disk and retrieve it again, but you can't modify the hash while
  944. it's on the disk.  So if you want to store your cache table in a
  945. C<Storable> database, use C<Memoize::Storable>, which puts a hashlike
  946. front-end onto C<Storable>.  The hash table is actually kept in
  947. memory, and is loaded from your C<Storable> file at the time you
  948. memoize the function, and stored back at the time you unmemoize the
  949. function (or when your program exits):
  950.  
  951.         tie my %cache => 'Memoize::Storable', $filename;
  952.     memoize 'function', SCALAR_CACHE => [HASH => \%cache];
  953.  
  954.         tie my %cache => 'Memoize::Storable', $filename, 'nstore';
  955.     memoize 'function', SCALAR_CACHE => [HASH => \%cache];
  956.  
  957. Include the `nstore' option to have the C<Storable> database written
  958. in `network order'.  (See L<Storable> for more details about this.)
  959.  
  960. The C<flush_cache()> function will raise a run-time error unless the
  961. tied package provides a C<CLEAR> method.
  962.  
  963. =head1 EXPIRATION SUPPORT
  964.  
  965. See Memoize::Expire, which is a plug-in module that adds expiration
  966. functionality to Memoize.  If you don't like the kinds of policies
  967. that Memoize::Expire implements, it is easy to write your own plug-in
  968. module to implement whatever policy you desire.  Memoize comes with
  969. several examples.  An expiration manager that implements a LRU policy
  970. is available on CPAN as Memoize::ExpireLRU.
  971.  
  972. =head1 BUGS
  973.  
  974. The test suite is much better, but always needs improvement.
  975.  
  976. There is some problem with the way C<goto &f> works under threaded
  977. Perl, perhaps because of the lexical scoping of C<@_>.  This is a bug
  978. in Perl, and until it is resolved, memoized functions will see a
  979. slightly different C<caller()> and will perform a little more slowly
  980. on threaded perls than unthreaded perls.
  981.  
  982. Some versions of C<DB_File> won't let you store data under a key of
  983. length 0.  That means that if you have a function C<f> which you
  984. memoized and the cache is in a C<DB_File> database, then the value of
  985. C<f()> (C<f> called with no arguments) will not be memoized.  If this
  986. is a big problem, you can supply a normalizer function that prepends
  987. C<"x"> to every key.
  988.  
  989. =head1 MAILING LIST
  990.  
  991. To join a very low-traffic mailing list for announcements about
  992. C<Memoize>, send an empty note to C<mjd-perl-memoize-request@plover.com>.
  993.  
  994. =head1 AUTHOR
  995.  
  996. Mark-Jason Dominus (C<mjd-perl-memoize+@plover.com>), Plover Systems co.
  997.  
  998. See the C<Memoize.pm> Page at http://www.plover.com/~mjd/perl/Memoize/
  999. for news and upgrades.  Near this page, at
  1000. http://www.plover.com/~mjd/perl/MiniMemoize/ there is an article about
  1001. memoization and about the internals of Memoize that appeared in The
  1002. Perl Journal, issue #13.  (This article is also included in the
  1003. Memoize distribution as `article.html'.)
  1004.  
  1005. My upcoming book will discuss memoization (and many other fascinating
  1006. topics) in tremendous detail.  It will be published by Morgan Kaufmann
  1007. in 2002, possibly under the title I<Perl Advanced Techniques
  1008. Handbook>.  It will also be available on-line for free.  For more
  1009. information, visit http://perl.plover.com/book/ .
  1010.  
  1011. To join a mailing list for announcements about C<Memoize>, send an
  1012. empty message to C<mjd-perl-memoize-request@plover.com>.  This mailing
  1013. list is for announcements only and has extremely low traffic---about
  1014. two messages per year.
  1015.  
  1016. =head1 COPYRIGHT AND LICENSE
  1017.  
  1018. Copyright 1998, 1999, 2000, 2001  by Mark Jason Dominus
  1019.  
  1020. This library is free software; you may redistribute it and/or modify
  1021. it under the same terms as Perl itself.
  1022.  
  1023. =head1 THANK YOU
  1024.  
  1025. Many thanks to Jonathan Roy for bug reports and suggestions, to
  1026. Michael Schwern for other bug reports and patches, to Mike Cariaso for
  1027. helping me to figure out the Right Thing to Do About Expiration, to
  1028. Joshua Gerth, Joshua Chamas, Jonathan Roy (again), Mark D. Anderson,
  1029. and Andrew Johnson for more suggestions about expiration, to Brent
  1030. Powers for the Memoize::ExpireLRU module, to Ariel Scolnicov for
  1031. delightful messages about the Fibonacci function, to Dion Almaer for
  1032. thought-provoking suggestions about the default normalizer, to Walt
  1033. Mankowski and Kurt Starsinic for much help investigating problems
  1034. under threaded Perl, to Alex Dudkevich for reporting the bug in
  1035. prototyped functions and for checking my patch, to Tony Bass for many
  1036. helpful suggestions, to Jonathan Roy (again) for finding a use for
  1037. C<unmemoize()>, to Philippe Verdret for enlightening discussion of
  1038. C<Hook::PrePostCall>, to Nat Torkington for advice I ignored, to Chris
  1039. Nandor for portability advice, to Randal Schwartz for suggesting the
  1040. 'C<flush_cache> function, and to Jenda Krynicky for being a light in
  1041. the world.
  1042.  
  1043. Special thanks to Jarkko Hietaniemi, the 5.8.0 pumpking, for including
  1044. this module in the core and for his patient and helpful guidance
  1045. during the integration process.
  1046.  
  1047. =cut
  1048.