访问抽象语法树（AST）的好处。Julia语言如何利用它？

Question

我读到Julia可以访问它运行的代码的AST。这究竟意味着什么？是运行时可以访问，代码本身可以访问，还是两者都可以？

在此基础上：

1. 这是Julia相对于其他动态语言，特别是Python的关键区别吗？ 2. 能够访问AST的实际好处是什么？ 3. 由于这个原因，有没有一个好的例子，是你不能轻松地在Python中完成，但是在Julia中可以做到的？

- Amelio Vazquez-Reina

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Python的code objects没有直接反编译访问它们的AST，但是Python AST objects可以被编译成code objects，所以你总是可以ast.parse一些源代码并在以后执行它。 - kojiro

Answer 1

与Python等语言不同的是，Julia允许你在代码被评估之前截取它。宏只是用Julia编写的函数，它允许你访问该代码并在运行之前操纵它。此外，它不像“"f(x)"”一样将代码作为字符串处理，而是提供作为Julia对象（如Expr(:call, :f, :x)）。

这种方法有很多好处，在Python中根本无法实现。其中主要的优点是：

你可以在编译时做更多的工作，提高性能

正则表达式和printf就是两个很好的例子。它们都需要格式说明，并以某种方式进行解释。现在，这些可以相当简单地实现为函数，看起来可能像这样：

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

这个问题在于每次运行语句时必须重新解释这些规范。每当解释器遍历此块时，正则表达式必须被重新编译成状态机，并且格式必须通过一个微型解释器运行。另一方面，如果我们将它们实现为宏：

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

那么，r和@printf宏将在编译时拦截代码，并运行它们各自的解释器然后。正则表达式变成了一个快速状态机，@printf语句变成了一个简单的println(num)。在运行时只需完成最少的工作，因此代码非常快。现在，其他语言也能提供快速的正则表达式，例如，通过为其提供特殊的语法——但是Julia没有对其进行特殊处理，这意味着开发人员可以在自己的代码中使用相同的技术。

你可以为几乎任何东西创建小型编译器

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也有一些很棒的例子，比如嵌入式的逻辑编程语言。甚至还有Mathematica.jl，它将Mathematica的语义嵌入到Julia中，这样您就可以编写非常自然的符号表达式，例如@Integrate(log(x), {x,0,2})。在Python中，您可以通过SymPy实现类似的功能，但不如Julia干净和高效。

如果这还不能说服您，请考虑有人使用宏在纯Julia中实现了一个交互式Julia调试器。在Python中试试看吧。

编辑：另一个很好的例子是Cartestian.jl，它允许您在任意维度的数组上编写通用算法。

- one-more-minute

Answer 2

我对Julia不熟悉，直到看到你的问题才第一次听说它，但这听起来非常像Lisp（实际上，根据我所读的，Julia似乎是Lisp的新后代/方言），拥有强大的宏。在运行/编译时访问AST的能力为程序员的代码带来了全新的维度：元编程。

请参见http://docs.julialang.org/en/latest/manual/metaprogramming/，尤其是http://docs.julialang.org/en/latest/manual/metaprogramming/#macros，了解一些实际用途。基本上，您可以在Python/R无法执行相同操作的位置“注入/修改”代码。

- smassey

Answer 3

例子：循环展开而不需要复制和粘贴，它带有一个编译时参数，可以轻松地改变您想展开循环的数量。

这是一份关于Julia元编程的优秀资源：https://en.wikibooks.org/wiki/Introducing_Julia/Metaprogramming

- saolof