访问抽象合成树(AST)的好处.朱莉娅如何利用它？

Question

我已经读过Julia可以访问它运行的代码的AST.这到底是什么意思？是运行时可以访问它,代码本身可以访问它,还是两者都可以访问它？

在此基础上:

1. 这是Julia与其他动态语言(尤其是Python)的关键区别吗？
2. 能够访问AST有哪些实际好处？

什么是你在Python中不能轻易做的事情的一个很好的例子,但你可以在Julia中做,因为这个？

Answer 1

Julia与Python之类的语言的区别在于Julia允许您在评估之前拦截代码.宏只是用Julia编写的函数,它允许您在运行之前访问该代码并对其进行操作.此外,不是将代码视为字符串(如"f(x)"),而是将其作为Julian对象(如Expr(:call, :f, :x))提供.

这有很多东西在Python中是不可能实现的.主要是:

您可以在编译时完成更多工作,从而提高性能

两个很好的例子是正则表达式和printf.这两种都采用某种格式规范并以某种方式解释它.现在,这些可以直接实现为函数,可能如下所示:

match(Regex(".*"), str)
printf("%d", num)

这样做的问题是每次运行语句时都必须重新解释这些规范.每次解释器遍历此块时,必须将正则表达式重新编译为状态机,并且格式必须通过迷你解释器运行.另一方面,如果我们将它们实现为宏:

match(r".*", str)
@printf("%d", num)

然后r与@printf宏将拦截在编译时的代码,并运行他们各自的解释则.正则表达式变成了一个快速状态机,@printf声明变成了一个简单的println(num).在运行时,完成了最少的工作,因此代码非常快速.现在,其他语言能够提供快速正则表达式,例如,通过为它提供特殊语法 - 但事实上它们在Julia中不是特殊的,这意味着开发人员可以在自己的代码中使用相同的技术.

你可以制作迷你编译器,几乎任何东西

具有宏的语言往往具有更强大的嵌入式DSL,因为您可以随意更改语言的语义.例如,代数建模语言,JuMP.jl.Clojure也有一些巧妙的例子,比如它的嵌入式逻辑编程语言.Mathematica.jl甚至在Julia中嵌入了Mathematica的语义,因此你可以编写真正自然的符号表达式@Integrate(log(x), {x,0,2}).你可以将它伪装成Python中的一个点(SymPy做得很好),但不能干净或有效.

如果这不能说服你,请考虑有人设法使用宏在纯Julia中实现交互式Julia调试器.在Python中尝试一下.

编辑:Cartestian.jl是其他语言难以解决的另一个很好的例子,它允许您在任意数量的维度的数组中编写泛型算法.

Answer 2

我对朱莉娅并不熟悉,只是第一次听到你的问题,但这听起来非常像Lisp(事实上朱莉娅似乎是我正在阅读的Lisp的新孙子/方言)而且它是强大的宏.在运行/编译时访问AST的能力为程序员代码带来了全新的维度:元编程.

有关一些实际用途,请参见http://docs.julialang.org/en/latest/manual/metaprogramming/,特别是http://docs.julialang.org/en/latest/manual/metaprogramming/#macros.基本上你可以在python/R不可能做同样的地方"注入/修改"代码.