juliaのマクロについて

マクロとはメタプログラミングのことであり、プログラミングをプログラミングするみたいな感じである。
本記事はいくつかのマクロの例を実行してみることで、それらの理解を深めることが目的です。

なお、juliaのメタプログラミンのドキュメントに詳細が載っています。

@doc

@docは、何か値と紐づいたストリングを返すマクロである。

@docのコードを簡単な例で確認する。なお、SciPy.jlのsrcに出てくる@docに関するコードを参照しています。https://github.com/AtsushiSakai/SciPy.jl/blob/master/src/util.jl

@doc "hogehoge" g = sin(1)　# g

実行

g #0.8414709848078965
@eval g　#上と同じ
@doc g　#hogehoge

ここで、@docをしたときに、裏でどのように実行されているかをみるには以下を実行する

@macroexpand @doc g
# :((Base.Docs.doc)((Base.Docs.Binding)(Main, :g)))

実際に、以下を実行すると@doc g と同じ結果が返ってくることがわかる。

eval(:((Base.Docs.doc)((Base.Docs.Binding)(Main, :g))))

この例を通して、@docによって、g(ここではsin関数)に紐づいた"hogehoge"という文字列を返すことがわかった。

@show

これは、よく使う人も多いかもしれないが、printlnの強化版みたいなイメージである
先ほどの続きで確かめる。

@macroexpand g　# :g
eval(:g) # 0.8414709848078965
@show g
# g = 0.8414709848078965
# 0.8414709848078965

@macroexpand @show g

@macroexpandを使えば、@showがどのようなコードなのかみることができ、確かにprintlnとvalueを返していることがなんとなくわかる。

quote
    Base.println("g = ", Base.repr(begin
                #= show.jl:1047 =#
                local var"#30#value" = g
            end))
    var"#30#value"
end

@eval

与えられた関数とその引数を与えると、評価してくれるマクロになる。

a = zeros(4)

for (i, f) in enumerate([:sin, :cos, :tan, :log])
       @eval $a[$i] = $(f)(1)
       end

@assert a == [sin(1), cos(1), tan(1), log(1)]

b = zeros(4)
for (i, f) in enumerate([:sin, :cos, :tan, :log])
       @eval $b[$i] = $(f)($i)
       end

@assert b == [sin(1), cos(2), tan(3), log(4)] #OK
@assert b == [sin(1), cos(2), tan(3), log(100)] "NOOOOOO!" #これはエラー

おまけ：Exprとeval()

Meta.parse("1+1") # :(1 + 1)
Meta.parse("1+1") |> typeof # Expr

ex = :(1+1)
ex |> dump　# データ型の構造を取得

結果

Expr
  head: Symbol call
  args: Array{Any}((3,))
    1: Symbol +
    2: Int64 1
    3: Int64 1

ex.args, ex.headを実行すると、それぞれの値をとってこれる。

ここでExprの働きを詳しくみる。

Expr(:call, :+, 1,2,3) #:(1 + 2 + 3)

Expr(:call, :+, 1,2,3) == :(1+2+3) #と同じ

Expr(:call, :+, 1,2,3) == :(1+2+3) == Meta.parse("1+2+3") #と同じ

最後にexのargsの値を変更することも可能である

ex.args[end] = -1
ex # :(1 + -1)

eval(ex) #0

Expr は関数 eval() で評価することができる

まとめ

juliaのいろいろなマクロの例を見て理解を深めることができた。