从抽象类型访问字段时 julia 类型不稳定

Question

我有一个关于访问字段时类型不稳定性的问题 abstract type（在 julia v0.6 中）。

假设我有一个类型层次结构，所有类型层次结构都共享同一个实例变量。我知道它既类型不稳定又不能保证正确访问该字段正确，因为有人总是可以定义一个缺少的新子类型预期变量。但是，即使将成员访问包装在功能，访问仍然类型不稳定，我不知道为什么。

假设我们有一个简单的类型层次结构：

julia> begin
       abstract type AT end
       mutable struct T1 <: AT
         x::Int
       end
       mutable struct T2 <: AT
         x::Int
       end
       end

我们不是直接访问 a.x，而是将其包装在函数屏障中：

julia> getX(a::AT)::Int = a.x
>> getX (generic function with 1 method)

julia> @code_warntype getX(T1(1))
Variables:
  #self# <optimized out>
  a::T1

Body:
  begin
      return (Core.getfield)(a::T1, :x)::Int64
  end::Int64

请注意，通过此方法进行的访问是类型稳定的，因为它可以推断 a 的类型为 T1.

但是，当我在编译器无法知道类型的上下文中使用 getX 时变量的提前，它仍然是类型不稳定的：

julia> foo() = getX(rand([T1(1),T2(2)]))
>> foo (generic function with 1 method)

julia> @code_warntype foo()
Variables:
  #self# <optimized out>
  T <optimized out>

Body:
  begin
      SSAValue(0) = (Core.tuple)($(Expr(:new, :(Main.T1), 1)), $(Expr(:new, :(Main.T2), 2)))::Tuple{T1,T2}
      SSAValue(2) = $(Expr(:invoke, MethodInstance for rand(::Array{AT,1}), :(Main.rand), :($(Expr(:invoke, MethodInstance for copy!(::Array{AT,1}, ::Tuple{T1,T2}), :(Base.copy!), :($(Expr(:foreigncall, :(:jl_alloc_array_1d), Array{AT,1}, svec(Any, Int64), Array{AT,1}, 0, 2, 0))), SSAValue(0))))))
      return (Core.typeassert)((Base.convert)(Main.Int, (Core.getfield)(SSAValue(2), :x)::Any)::Any, Main.Int)::Int64
  end::Int64

请注意，它内联了 getX 的主体，并将其替换为 essentially tmp.x::Int64。这让我感到惊讶，因为我期待 getX 派遣到我们在上面看到的同一定义的两个实例之一，其中没有断言是必需的，因为类型已知。

我认为如果 getX 实际上只是定义的话，这确实有意义对于抽象基类型 AT —— 没有方法可以分派到 in 我想象的方式。所以我尝试重新定义 getX 这样它就会生成每个子类型的具体方法如下：

julia> getX(a::T where T<:AT)::Int = a.x
>> getX (generic function with 1 method)

但这实际上是一个相同的定义，没有任何改变：

julia> methods(getX)
>> # 1 method for generic function "getX":
getX(a::AT) in Main at none:1

知道如何让它工作吗？

Answer 1

啊，所以我需要自己手动定义getX的不同版本。

我混淆了 julia 的类型分配机制和 C++ 的模板实例化。我想我 错误地想象 julia 定义了一个新版本 getX 对于每个 T 它被调用，以与 C++ 模板相同的方式机制。

在这种情况下，我说的几乎是正确的

I was expecting getX to dispatch to one of the two instantiations [...] where no assert is necessary since the type is known.

但是，在这种情况下，实际上并没有两种不同的方法派遣到——只有一个。如果我实际上 define 这两个不同 methods，调度机制可以满足类型稳定性：

julia> begin
       abstract type AT end
       mutable struct T1 <: AT
         x::Int
       end
       mutable struct T2 <: AT
         x::Int
       end
       end

julia> getX(a::T1) = a.x
>> getX (generic function with 1 method)

julia> getX(a::T2) = a.x
>> getX (generic function with 2 methods)

julia> foo() = getX(rand([T1(1),T2(2)]))
>> foo (generic function with 1 method)

julia> @code_warntype foo()
Variables:
  #self# <optimized out>
  T <optimized out>

Body:
  begin
      SSAValue(0) = (Core.tuple)($(Expr(:new, :(Main.T1), 1)), $(Expr(:new, :(Main.T2), 2)))::Tuple{T1,T2
}
      return (Main.getX)($(Expr(:invoke, MethodInstance for rand(::Array{AT,1}), :(Main.rand), :($(Expr(:invoke, MethodInstance for copy!(::Array{AT,1}, ::Tuple{T1,T2}), :(Base.copy!), :($(Expr(:foreigncall, :(:jl_alloc_array_1d), Array{AT,1}, svec(Any, Int64), Array{AT,1}, 0, 2, 0))), SSAValue(0)))))))::Int64
  end::Int64

我在这里找到了解决这个问题的灵感：

Answer 2

如果您定义 getX 以采用 AT 的子类型，那么您就有 foo 的类型稳定代码：

julia> function getX(a::T)::Int where T <: AT
           a.x
       end
getX (generic function with 1 method)

julia> foo() = getX(rand([T1(1),T2(2)]))
foo (generic function with 1 method)

julia> @code_warntype foo()
Variables:
  #self# <optimized out>
  T <optimized out>

Body:
  begin
      SSAValue(0) = (Core.tuple)($(Expr(:new, :(Main.T1), 1)), $(Expr(:new, :(Main.T2), 2)))::Tuple{T1,T2}
      return (Main.getX)($(Expr(:invoke, MethodInstance for rand(::Array{AT,1}), :(Main.rand), :($(Expr(:invoke, MethodInstance for copy!(::Array{AT,1}, ::Tuple{T1,T2}), :(Base.copy!), :($(Expr(:foreigncall, :(:jl_alloc_array_1d), Array{AT,1}, svec(Any, Int64), Array{AT,1}, 0, 2, 0))), SSAValue(0)))))))::Int64
  end::Int64

我不确定为什么会这样，也许对此事有更多了解的人会对此有所了解。此外，这只是 type-stable，因为 getX 保证 return 和 Int。如果你没有强制 getX 这样做，你将无法保证 return 和 Int，因为你可能有不同的 AT 子类型 non-Ints.

从抽象类型访问字段时 julia 类型不稳定

julia type unstable when accessing field from abstract type

polymorphism

multiple-dispatch

julia