Thread by @genkuroki

#Julia言語 #Lisp ほんとに長かった！

https://twitter.com/muuumin20/status/1313892066103975936

#Julia言語

@ insert_before_after function f(x)
A
end begin
B
end begin
C
end

は

function f(x)
begin B end
begin A end
begin C end
end

になる。単にそれだけのマクロ。

gist.github.com/genkuroki/fe9c…

https://twitter.com/genkuroki/status/1313974889250869249

#Julia言語 スクショ

#Julia言語

struct A{T}
a::T
b::T
end

のとき

struct B{T}
@ fieldsof A{:T}
c::T
end

が

struct B{T}
a::T
b::T
c::T
end

と等価になるマクロ。

nbviewer.jupyter.org/gist/genkuroki…

https://twitter.com/genkuroki/status/1311348570105106437

#Julia言語

github.com/genkuroki/Inte…

野良パッケージ。添付画像のマクロを使えるようになる。

Meta.@ dump と @ show_tree の使い方は同じだが、後者の方が圧倒的に見易い。Juliaではコードの見た目とASTの対応が非自明なので、マクロを書くためにはこの手のツールが必須だと思う。

https://twitter.com/genkuroki/status/1312057655150612480

#Julia言語 野良パッケージ

@ printf マクロと @ sprintf マクロから、
printf 函数と sprintf 函数を作っている。

マクロじゃない printf 函数は結構欲強い場合がある。

github.com/genkuroki/Prin…

#Julia言語 のマクロ界の様子は LaTeX が存在しなかった時代の TeX 界にちょっと似ているかも。

#Julia言語

gist.github.com/genkuroki/fe9c…
insert_before_after macro

を更新。最初のAバージョンには函数の返り値が保たれないという欠陥がある。それを改善したBバージョンの例も作っておいた。

本当は function f(x) ～ end だけではなく、f(x) = ～ にも対応した方がよいのだが、やっていない。

#Julia言語 上でもちょっとふれたように、Juliaでは printf がマクロになっている。フォーマットを解釈しながら実行するのではなく、フォーマット専用のネイティブコードにコンパイルして実行する仕組みの方が速くなる。

函数版が欲しければ↓
github.com/genkuroki/Prin…

#Julia言語 「特殊函数の計算に必要な多項式や有理函数の分子分母の係数を自動的に計算してHorner法でべた書きするコードを吐くマクロ」を使って特殊函数を実装すると速くなる。しかも、この方法は一般性が高い(コンパイラやCPUなどに依存しない)。具体例が

nbviewer.jupyter.org/gist/genkuroki…

のIn[2]にある。

#Julia言語 図を作り直した。

函数の中身の前後に任意のコードを挿入するマクロの話です。

抽象構文木のレベルでどのように変更を施せばよいのかわかったら、それをそのまま素直にコードに翻訳すればよい。

nbviewer.jupyter.org/gist/genkuroki…

https://twitter.com/genkuroki/status/1314206840352198656

#Julia言語 マクロの中身は添付画像の通り。

quote ～ end で人間でも普通に読めるように書くのではなく、Expr(～) を使って書いているので、Juliaについて予備知識がない人は何をやっているか理解不能に見えるはず。

だから、1つ前のツイートの添付画像が必要だと思った。

やっていることは単純。

#Julia言語 S式風に書くと、

(:function funchead funcbody)

を

(:function funchead
(:block before (:= val funcbody) after val))

に書き変えて、funcbodyの前後にbefore, afterを挿入している。

: 付きは特別なシンボル。

#Julia言語 の式の表示の仕方は色々あります。

gist.github.com/genkuroki/9ffb…

exprに函数fの定義式を代入しています。

exprをそのまま表示させると、可読性の高いコードが表示される(添付画像1、Out[4])。

S式風にも表示できる(添付画像1、In[5])

添付画像2はツリー表示。

添付画像3はdump.

#Julia言語 の式の表示の仕方には、

* 通常のJuliaの文法に従った可読性の高い表示
* S式風
* ツリー
* dump

と色々ありますが、その実体はすべて同一です。その同一のものをいじって実行すれば、Juliaの式をいじって実行できたことになる。

それをやるのがマクロです。

#Julia言語 LispではS式による表示を主に取り上げるので、マクロについて考えるときに目が回らずに済み易いのですが、Juliaだと「通常のJuliaの文法に従った可読性の高い表示」と残りの3つのギャップが激し過ぎて目が回ります。

そこさえクリアできれば、Juliaのマクロが何をやっているか見えます。

#Julia言語 Juliaでの

Expr(:foo, a, b, c)

はS式の

(:foo a b c)

のようなもので、

Expr(:foo, a, Expr(:bar, b, c), d)

はS式の

(:foo a (:bar b c) d)

のようなものです。

Juliaの側にはExprが付いている分だけ複雑に見えるだけとも言える。

#Julia言語 Julia側ではExprがついている分だけ複雑に見えているだけで、見かけに騙されなければ、「S式を書くことと、Exprを使ってJuliaの式を書くことの難易度は原理的にはそう変わらないはずである」とも言える。

実際には人間の記憶容量の問題でそう簡単ではないのですが。

#Julia言語 大体において「原理的には」と言っている場合には「現実的にはちょっと無理」というニュアンスを含む。この場合もそうで、同じ型のRealなaとbの和を計算して表示するだけの函数をExprを使って書くと添付画像のようになる。Juliaの文法に従った可読性の高い表示のありがたみがよくわかる！

#Julia言語 のコード

function f(a::T, b::T) where T<:Real
print("a + b = ", a + b)
a + b
end

の様々な表示集。

表示の仕方は違っていても実体は同一であることの認識・理解が重要。

gist.github.com/genkuroki/9ffb…

#Julia言語 マクロが何をやっているかの説明用の画像を再度作り直した。非常にシンプルな内容なのですが、実際のコードの解読の仕方が分かり難い。

gist.github.com/genkuroki/fe9c…