Matlab函数处理工作区恶作剧

In short：有没有一种优雅的方法来限制匿名函数的范围，或者Matlab在这个例子中被破坏了？

我有一个函数可以创建要在管网求解器中使用的函数句柄。它将网络状态作为输入，其中包括有关管道及其连接的信息（或者如果必须的话，还可以包括边和顶点），构造一个大字符串，该字符串在函数形式时将返回一个大矩阵，并“评估”该字符串以创建句柄。

function [Jv,...] = getPipeEquations(Network)
... %// some stuff happens here

Jv_str = ['[listConnected(~endNodes,:)',...
    ' .* areaPipes(~endNodes,:);\n',...
    anotherLongString,']'];

Jv_str = sprintf(Jv_str); %// This makes debugging the string easier

eval(['Jv = @(v,f,rho)', Jv_str, ';']);

该函数按预期工作，但是每当我需要保存包含该函数句柄的后续数据结构时，它都需要一个荒谬的内存量 (150MB) - 巧合的是，大约与创建此函数时的整个 Matlab 工作区一样多 (~150MB)。该函数句柄所需的 getPipeEquations 工作区中的变量并不是特别大，但更疯狂的是，当我检查函数句柄时：

>> f = functions(Network.jacobianFun)
f = 

     function: [1x8323 char]
         type: 'anonymous'
         file: '...\pkg\+adv\+pipe\getPipeEquations.m'
    workspace: {2x1 cell}

...工作区字段包含 getPipeEquations 拥有的所有内容（顺便说一下，not整个 Matlab 工作区）。

如果我将 eval 语句移至子函数以尝试强制作用域，则句柄将保存得更紧凑（~1MB）：

function Jv = getJacobianHandle(Jv_str,listConnected,areaPipes,endNodes,D,L,g,dz)
eval(['Jv = @(v,f,rho)', Jv_str, ';']);

这是预期的行为吗？有没有更优雅的方法来限制这个匿名函数的范围？

作为附录，当我多次运行包含此函数的模拟时，清理工作区变得非常慢，这可能与 Matlab 对函数及其工作区的处理有关，也可能无关。

我可以重现：对我来说，匿名函数正在捕获以下副本all封闭工作区中的变量，而不仅仅是匿名函数表达式中引用的变量。

这是一个最小的重现。

function fcn = so_many_variables()
a = 1;
b = 2;
c = 3;
fcn = @(x) a+x;
a = 42;

事实上，它捕获了整个封闭工作空间的副本。

>> f = so_many_variables;
>> f_info = functions(f);
>> f_info.workspace{1}
ans = 
    a: 1
>> f_info.workspace{2}
ans = 
    fcn: @(x)a+x
      a: 1
      b: 2
      c: 3

起初这让我感到惊讶。但仔细想想，这是有道理的：因为存在feval and eval，Matlab 在构造时实际上无法知道匿名函数实际上最终将引用哪些变量。因此，它必须捕获范围内的所有内容，以防它们被动态引用，就像在这个人为的示例中一样。这使用了值foo但在您调用返回的函数句柄之前，Matlab 不会知道这一点。

function fcn = so_many_variables()
a = 1;
b = 2;
foo = 42;
fcn = @(x) x + eval(['f' 'oo']);

您正在执行的解决方法 - 将函数构造隔离在具有最小工作空间的单独函数中 - 听起来像是正确的修复方法。

这是获取受限工作空间来构建匿名函数的通用方法。

function eval_with_vars_out = eval_with_vars(eval_with_vars_expr, varargin)

% Assign variables to the local workspace so they can be captured
ewvo__reserved_names = {'varargin','eval_with_vars_out','eval_with_vars_expr','ewvo__reserved_names','ewvo_i'};
for ewvo_i = 2:nargin
    if ismember(inputname(ewvo_i), ewvo__reserved_names)
        error('variable name collision: %s', inputname(ewvo_i));
    end
    eval([ inputname(ewvo_i) ' = varargin{ewvo_i-1};']);
end
clear ewvo_i ewvo__reserved_names varargin;

% And eval the expression in that context
eval_with_vars_out = eval(eval_with_vars_expr);

这里的长变量名会损害可读性，但会降低与调用者变量发生冲突的可能性。

您只需调用 eval_with_vars() 而不是 eval()，并将所有输入变量作为附加参数传递。这样您就不必为每个匿名函数构建器键入静态函数定义。只要您预先知道实际要引用哪些变量，这就会起作用，这与使用方法的限制相同getJacobianHandle.

Jv = eval_with_vars_out(['@(v,f,rho) ' Jv_str],listConnected,areaPipes,endNodes,D,L,g,dz);