宏变量的Julia作用域和求值

我想制作一个宏，为我创建一些代码。例如

我有一个向量

x=[9,8,7]

，我想用一个宏来生成这段代码

vcat（x[1]，x[2]，x[3]）

，并运行它。我希望它能适用于任意长度的向量

我制作了如下宏

macro some_macro(a)
  quote
    astr = $(string(a))
    s = mapreduce(aa -> string(astr,"[",aa,"],"), string, 1:length($(a)))
    eval(parse(string("vcat(", s[1:(end-1)],")")))
  end
end

x = [7,8,9]
@some_macro x

以上工作。但是当我尝试将它包装到函数中时

function some_fn(y)
  @some_macro y
end

some_fn([4,5,6])

它不起作用，会产生错误

未定义变量错误：未定义y

它强调了以下是罪魁祸首

s = mapreduce(aa -> string(astr,"[",aa,"],"), string, 1:length($(a)))

编辑 看

---

关于高级示例，为什么我不想使用splat操作符，这里是我在评论中提到的

@generated

版本：

@generated function vcat_something(x, ::Type{Val{N}}) where N
    ex = Expr(:call, vcat)
    for i = 1:N
        push!(ex.args, :(x[$i]))
    end
    ex
end

julia> vcat_something(x, Val{length(x)})
5-element Array{Float64,1}:
 0.670889 
 0.600377 
 0.218401 
 0.0171423
 0.0409389

您还可以删除

@generated

前缀以查看它返回的

Expr

：

julia> vcat_something(x, Val{length(x)})
:((vcat)(x[1], x[2], x[3], x[4], x[5]))

请看下面的基准测试结果：

julia> using BenchmarkTools

julia> x = rand(100)

julia> @btime some_fn($x)
  190.693 ms (11940 allocations: 5.98 MiB)

julia> @btime vcat_something($x, Val{length(x)})
  960.385 ns (101 allocations: 2.44 KiB)

巨大的性能差距主要是由于

@生成的

函数在编译时（在类型推断阶段之后）对传递给它的每个

N

只执行一次。当使用长度相同的向量

x

调用它时，它不会运行for循环，而是直接运行专门编译的代码/Expr:

julia> x = rand(77);  # x with a different length

julia> @time some_fn(x);
  0.150887 seconds (7.36 k allocations: 2.811 MiB)

julia> @time some_fn(x); 
  0.149494 seconds (7.36 k allocations: 2.811 MiB)

julia> @time vcat_something(x, Val{length(x)});
  0.061618 seconds (6.25 k allocations: 359.003 KiB)

julia> @time vcat_something(x, Val{length(x)});
  0.000023 seconds (82 allocations: 2.078 KiB)

请注意，我们需要将x的长度作为一个值类型（

Val

）传递给它，因为Julia在编译时无法获得该信息（与

NTuple

，

Vector

只有一个类型参数不同）

编辑：

---

关于解决这个问题的正确和最简单的方法，请参见Matt的答案，我将把这篇文章留在这里，因为它与此相关，并且在处理时可能会有所帮助。

你不需要宏或生成函数来解决这个问题。只需使用vcat（x…）。这三个点是-它解压

x

的所有元素，并将每个元素作为单独的参数传递给

vcat

编辑：更直接地回答问题：这不能在宏中完成。宏在解析时展开，但此转换要求您知道数组的长度。在全局范围和简单测试中，它可能看起来是有效的，但它之所以有效，是因为参数是在解析时定义的。然而，在函数或任何实际用例中，情况并非如此。在宏中使用

eval

是一个主要的危险信号，实际上不应该这样做

这是一个演示。您可以创建一个宏，使

vcat

s三个参数既安全又方便。请注意，此处不应构造“code”字符串，您可以使用

：（）

表达式引用语法构造表达式数组：

julia> macro vcat_three(x)
           args = [:($(esc(x))[$i]) for i in 1:3]
           return :(vcat($(args...)))
       end
@vcat_three (macro with 1 method)

julia> @macroexpand @vcat_three y
:((Main.vcat)(y[1], y[2], y[3]))

julia> f(z) = @vcat_three z
       f([[1 2], [3 4], [5 6], [7 8]])
3×2 Array{Int64,2}:
 1  2
 3  4
 5  6

这样就可以了；我们

esc（x）

以获得正确的结果，并将表达式数组直接放入

vcat

调用中，以便在解析时生成参数列表。它效率高，速度快。但是现在让我们尝试扩展它以支持

length（x）

参数。应该足够简单。我们只需要将

1:3

更改为

1:n

，其中

n

是数组的长度

julia> macro vcat_n(x)
           args = [:($(esc(x))[$i]) for i in 1:length(x)]
           return :(vcat($(args...)))
       end
@vcat_n (macro with 1 method)

julia> @macroexpand @vcat_n y
ERROR: LoadError: MethodError: no method matching length(::Symbol)

但是这不起作用-

x

只是宏的一个符号，当然

length（：：symbol）

并不意味着我们想要什么。事实证明，没有任何东西可以放在那里工作，这仅仅是因为Julia不知道编译时

x

有多大

您的尝试失败，因为宏返回一个表达式，该表达式在运行时构造并

eval

s字符串，然后。即使这能起作用，它的速度也会非常慢…比喷溅慢得多

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如果您想使用更复杂的表达式执行此操作，您可以使用生成器：

vcat（（elt[:foo]表示x中的elt）

您需要的可能副本

esc

ape

a

：

astr=string（$（esc（a））

，并对第二行进行相同的更改。您是否签出了

@生成的

函数？看起来这才是你真正需要的，不是宏。