macros - 从 Julia 生成的函数中调用宏

Question

我一直在弄乱 Julia 中的生成函数，并遇到了一个我不完全理解的奇怪问题:我的最终目标是从内部调用宏(更具体地说是 @tullio)生成的函数(执行一些取决于输入张量的张量收缩)。但我一直遇到问题，我将问题范围缩小到从生成的函数中调用宏。

为了说明问题，让我们考虑一个也失败的非常简单的示例:

macro my_add(a,b) 
    return :($a + $b)
end

function add_one_expr(x::T) where T
    y = one(T)
    return :( @my_add($x,$y) )
end

@generated function add_one_gen(x::T) where T
    y = one(T)
    return :( @my_add($x,$y) )
end

通过这些声明，我发现 eval(add_one_expr(2.0)) 按预期工作并返回和表达式

:(@my_add 2.0 1.0)

正确计算结果为3.0。

但是评估 add_one_gen(2.0) 会返回以下错误:

MethodError: no method matching +(::Type{Float64}, ::Float64)

做了一些研究，我发现@ generated实际上生成了两个代码，并且在一个代码中只能使用变量的类型。我认为这就是这里正在发生的事情，但我根本不明白发生了什么。这一定是宏和生成函数之间有一些奇怪的交互。

有人可以解释和/或提出解决方案吗？谢谢!

Answer 1

我发现将生成的函数视为具有两个组件是有帮助的:主体和任何生成的代码(quote..end)。主体在编译时进行评估，并且不“知道”值，只“知道”类型。因此，对于以 x::T 作为参数的生成函数，主体中对 x 的任何引用实际上都指向类型 T。这可能会非常令人困惑。为了让事情更清楚，我建议正文仅引用类型，而不是值。

这是一个小例子:

julia> @generated function show_val_and_type(x::T) where {T}
           quote
               println("x is ", x)
               println("\$x is ", $x)
               println("T is ", T)
               println("\$T is ", $T)
           end
       end
show_val_and_type

julia> show_val_and_type(3)
x is 3
$x is Int64
T is Int64
$T is Int64

插值的 $x 表示“从主体(指的是 T)中取出 x 并将其拼接进去。

如果您遵循从不引用正文中的值的方法，则可以通过删除 @ generated 来测试生成的函数，如下所示:

julia> function add_one_gen(x::T) where T
           y = one(T)
           quote
               @my_add(x,$y)
           end
       end
add_one_gen

julia> add_one_gen(3)
quote
    #= REPL[42]:4 =#
    #= REPL[42]:4 =# @my_add x 1
end

这看起来很合理，但是当我们测试它时，我们得到

julia> add_one_gen(3)
ERROR: UndefVarError: x not defined
Stacktrace:
 [1] macro expansion
   @ ./REPL[48]:4 [inlined]
 [2] add_one_gen(x::Int64)
   @ Main ./REPL[48]:1
 [3] top-level scope
   @ REPL[49]:1

让我们看看这个宏给我们带来了什么

julia> @macroexpand @my_add x 1
:(Main.x + 1)

它指向 Main.x，但它不存在。宏太急切了，我们需要延迟它的评估。标准方法是使用 esc。最后，这有效:

julia> macro my_add(a,b) 
           return :($(esc(a)) + $(esc(b)))
       end
@my_add

julia> @generated function add_one_gen(x::T) where T
           y = one(T)
           quote
               @my_add(x,$y)
           end
       end
add_one_gen

julia> add_one_gen(3)
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