Julia 元编程和 nloops 变量评估答案

【问题标题】：julia metaprogramming and nloops variable evaluationJulia 元编程和 nloops 变量评估
【发布时间】：2018-10-29 00:28:58
【问题描述】：

我是元编程的菜鸟，所以也许我不理解这一点。我认为 Base.Cartesian 中的 @nloops 宏的目的是在维度未知的情况下，可以编写任意数量的嵌套 for 循环。在该模块的文档中，给出了以下示例：

@nloops 3 i A begin
    s += @nref 3 A i
end

计算结果为

for i_3 = 1:size(A,3)
    for i_2 = 1:size(A,2)
        for i_1 = 1:size(A,1)
            s += A[i_1,i_2,i_3]
        end
    end
end

在这里，数字 3 是先验已知的。然而，出于我的目的，并且出于我认为创建 nloops 的目的，嵌套级别的数量并不能提前知道。所以我无法对整数 3 进行硬编码。即使在文档中，也有说明：

@nloops 的（基本）语法如下：

第一个参数必须是指定循环次数的整数（不是变量）。

...

如果我将一个整数值（例如传递给函数的数组的维度）分配给某个变量，则 nloops 宏不再起作用：

b = 3
@nloops b i A begin
    s += @nref b A i
end

这会返回一个错误：

ERROR: LoadError: MethodError: no method matching _nloops(::Symbol, ::Symbol, ::Symbol, ::Expr)
Closest candidates are:
  _nloops(::Int64, ::Symbol, ::Symbol, ::Expr...) at cartesian.jl:43
...

我不知道如何让 nloops 将 b 变量评估为整数而不是符号。我查看了文档并尝试了eval 和其他函数和宏的各种迭代，但它被解释为符号或Expr。写这个的正确的朱利安方式是什么？

【问题讨论】：

标签： macros julia metaprogramming

【解决方案1】：

见supplying the number of expressions:

julia> A = rand(4, 4, 3)  # 3D array (Array{Int, 3})

生成的函数有点像宏，因为结果表达式不会返回，而是在调用/调用时编译和执行，它还看到类型 (以及它们的类型参数）的参数，即：

在生成的函数内部，A 是Array{T, N}，不是数组的值。
所以T 是Int 和N 是3！

在引用的表达式中，N 被插入到表达式中，语法为 $N，其计算结果为 3：

julia> @generated function mysum(A::Array{T,N}) where {T,N}
           quote
               s = zero(T)
               @nloops $N i A begin
                   s += @nref $N A i
               end
               s
           end
       end
mysum (generic function with 1 method)

julia> mysum(A)
23.2791638775186

你可以构造表达式然后计算它，即：

julia> s = 0; n = 3;

julia> _3loops = quote
           @nloops $n i A begin
               global s += @nref $n A i
           end
       end
quote
    @nloops 3 i A begin
        global s += @nref(3, A, i)
    end
end

julia> eval(_3loops)

julia> s
23.2791638775186

为了便于阅读，我已经从 AST 中手动清除了 LineNumberNodes（还有 MacroTools.prettify，它可以为您完成）。

在 REPL 中运行此示例需要在 Julia 1.0 的循环内将 s 声明为 global。

【讨论】：