反射与内省
Julia 提供了多种运行时的反射功能。
模块绑定
由 Module
导出的名称可用 names(m::Module)
获得,它会返回一个元素为 Symbol
的数组来表示模块导出的绑定。 不管导出状态如何,names(m::Module, all = true)
返回 m
中所有绑定的符号。
DateType 字段
DataType
的所有字段名称可以使用 fieldnames
来获取。例如,对于下面给定的类型,fieldnames(Point)
会返回一个表示字段名称的 Symbol
元组:
julia> struct Point
x::Int
y
end
julia> fieldnames(Point)
(:x, :y)
Point
对象中每个字段的类型存储在 Point
本身的 types
变量中:
julia> Point.types
svec(Int64, Any)
虽然 x
被注释为 Int
,但 y
在类型定义里没有注释,因此 y
默认为 Any
类型。
类型本身表示为一个叫做 DataType
的结构:
julia> typeof(Point)
DataType
注意 fieldnames(DataType)
会给出 DataType
本身的每个字段的名称,其中一个字段就是上例中观察到的 types
字段。
子类型
任何 DataType
的直接子类型都可以使用 subtypes
列出。 例如,抽象 DataType
AbstractFloat
有四个(具体的)子类型:
julia> subtypes(AbstractFloat)
4-element Vector{Any}:
BigFloat
Float16
Float32
Float64
任何抽象子类型也包括此列表中,但子类型的子类型不在其中。递归使用 subtypes
可以遍历出整个类型树。
DataType 布局
当与 C 代码进行接口交互时,DataType
的内部表示非常重要,有几个函数可用于检查这些细节。
isbitstype(T::DataType)
返回true,如果类型T
以 C 兼容的对齐方式存储。fieldoffset(T::DataType, i::Integer)
返回相对于类型起始位置的字段 i 的(字节)偏移量。
函数方法
任何泛型函数的方法都可以使用 methods
来列出。用 methodswith
搜索 方法调度表 来查找 接收给定类型的方法。
扩展和更底层
如元编程部分所述,macroexpand
函数为给定的宏提供未引用和插值的表达式(Expr
)形式。 要使用macroexpand
,需要对表达式块本身使用quote
(否则,宏将被求值,并传递其结果!)。 例如:
julia> macroexpand(@__MODULE__, :(@edit println("")) )
:(InteractiveUtils.edit(println, (Base.typesof)("")))
函数 Base.Meta.show_sexpr
和 dump
用于显示任何表达式的 S-表达式
风格视图和深度嵌套的详细视图。
最后,Meta.lower
函数提供任何表达式的 lowered
形式, 这对于理解语言构造如何映射到原始操作(如赋值、分支和调用)特别有用:
julia> Meta.lower(@__MODULE__, :( [1+2, sin(0.5)] ))
:($(Expr(:thunk, CodeInfo(
@ none within `top-level scope`
1 ─ %1 = 1 + 2
│ %2 = sin(0.5)
│ %3 = Base.vect(%1, %2)
└── return %3
))))
中间表示和编译后表示
检查函数的底层形式 需要选择所要显示的特定方法,因为泛型函数可能会有许多具有不同类型签名的方法。为此, 用 code_lowered
可以指定代码底层中的方法。 并且可以用 code_typed
来进行类型推断。 code_warntype
增加 code_typed
输出的高亮。
更加接近于机器, 一个函数的 LLVM-IR 可以通过使用 code_llvm
打印出。 最终编译的机器码使用 code_native
查看(这将触发 之前未调用过的任何函数的 JIT 编译/代码生成)。
为方便起见,上述函数有 宏的版本,它们接受标准函数调用并自动展开参数类型:
julia> @code_llvm +(1,1)
; @ int.jl:87 within `+`
; Function Attrs: sspstrong uwtable
define i64 @"julia_+_476"(i64 signext %0, i64 signext %1) #0 {
top:
%2 = add i64 %1, %0
ret i64 %2
}
更多信息请参见 @code_lowered
、@code_typed
、@code_warntype
、 @code_llvm
和@code_native
。
调试信息的打印
上述函数和宏接受关键字参数 debuginfo
,用于控制打印的调试信息级别。
julia> @code_typed debuginfo=:source +(1,1)
CodeInfo(
@ int.jl:53 within `+'
1 ─ %1 = Base.add_int(x, y)::Int64
└── return %1
) => Int64
debuginfo
的可能取值有::none
、:source
和 :default
。 默认情况下不打印调试信息,但可以通过设置 Base.IRShow.default_debuginfo[] = :source
来改变这一行为。