向函数传递函数时，Julia 编译器似乎没有进行优化答案

【问题标题】：Julia compiler does not appear to optimize when a function is passed a function向函数传递函数时，Julia 编译器似乎没有进行优化
【发布时间】：2015-02-06 00:10:14
【问题描述】：

第二次编辑： github 上的This pull request 将解决此问题。只要运行 Julia v0.5+，匿名函数就和普通函数一样快。所以案件结束了。

编辑：我已将问题和函数定义更新为更一般的情况。

举个简单的例子，当一个函数被传递给一个函数或者一个函数被定义在一个函数中时，Julia 编译器似乎并没有进行优化。这让我感到惊讶，因为这在优化包中很常见。我是正确的还是我在做一些愚蠢的事情？一个简单的例子如下：

f(a::Int, b::Int) = a - b    #A simple function

function g1(N::Int, fIn::Function)   #Case 1: Passing in a function
    z = 0
    for n = 1:N
        z += fIn(n, n)
    end
end

function g2(N::Int)   #Case 2: Function defined within a function
    fAnon = f
    z = 0
    for n = 1:N
        z += fAnon(n, n)
    end
    return(z)
end

function g3(N::Int)   #Case 3: Function not defined within function
    z = 0
    for n = 1:N
        z += f(n, n)
    end
    return(z)
end

然后我运行以下代码对这三种情况进行计时：

#Run the functions once
g1(10, f)   
g2(10)
g3(10)

@time g1(100000000, f)
@time g2(100000000)
@time g3(100000000)

时间安排是：

elapsed time: 5.285407555 seconds (3199984880 bytes allocated, 33.95% gc time)
elapsed time: 5.424531599 seconds (3199983728 bytes allocated, 32.59% gc time)
elapsed time: 2.473e-6 seconds (80 bytes allocated)

前两种情况需要大量内存分配和垃圾回收。谁能解释一下原因？

【问题讨论】：

标签： julia

【解决方案1】：

所以一个有趣的事情是在 Julia 0.4 中使用 @code_warntype，它显示了以下内容：

julia> @code_warntype g1(10, f)
Variables:
  N::Int64
  fIn::F
  z::Any
  #s1::Int64
  n::Int64

Body:
  begin  # none, line 2:
      z = 0 # line 3:
... snip ....
      z = z + (fIn::F)(n::Int64,n::Int64)::Any::Any

所以问题在于f 的返回类型的推断，这实际上可能是任何东西。问题（据我了解）是 Julia 为每种类型组合编译了一个方法。我们已经为 any 函数生成了代码，所以任何东西都可以返回。如果Function 是返回类型的参数，那就太好了，因为这样我们就可以做一些更聪明的事情，比如Function{T<:Any,Int}。

我的解决方案是将其更改为 z += fIn(n, n)::Int，这允许 z 始终是 Int，但我仍然看到

(top(typeassert))((fIn::F)(n::Int64,n::Int64)::Any,Int)::Int64

在@code_warntype 输出中，这是有道理的，因为它确实仍然是Any，我只是确保它不会污染其余部分。但我认为它仍然需要生成代码来检查它实际上是一个Int。让我们称这个新版本为g1A：

julia> @time g1(1000000, f)
elapsed time: 0.124437357 seconds (30 MB allocated, 2.82% gc time in 1 pauses with 0 full sweep)
elapsed time: 0.121653131 seconds (30 MB allocated, 2.51% gc time in 2 pauses with 0 full sweep)
elapsed time: 0.120805345 seconds (30 MB allocated, 1.17% gc time in 1 pauses with 0 full sweep)

julia> @time g1A(1000000, f)
elapsed time: 0.085875439 seconds (30 MB allocated, 5.20% gc time in 1 pauses with 0 full sweep)
elapsed time: 0.074592531 seconds (30 MB allocated, 4.67% gc time in 2 pauses with 0 full sweep)
elapsed time: 0.078681071 seconds (30 MB allocated, 4.75% gc time in 1 pauses with 0 full sweep)

所以有些收获，但并不理想。这是一个深入 Julia 内部工作的已知问题。相关讨论：

【讨论】：

非常有用的答案，谢谢。您是否会说在开发周期的这一点上，如果性能至关重要，应该避免将函数作为参数传递给函数吗？再次感谢。
我认为它更多地取决于函数将被调用多少次。如果被调用的函数运行非常快并且被多次调用，那将是相当讨厌的。如果该函数被调用了几次，并且它只是整个程序的一小部分，或者该函数需要更长的时间来执行，那么它就可以了。

【解决方案2】：

这在 Julia v0.5 中已修复。所有这三种情况现在都应该提供与g3 相同的性能。

【讨论】：