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的问题 abstract type（在 julia v0.6 中）。

假设我有一个类型层次结构，所有这些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 预期的变量。但是，即使将成员访问权包装在 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

我们不直接访问a.x，而是将其包装在一个函数屏障中：

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，并将其替换为本质上 tmp.x::Int64。这让我感到惊讶，因为我期待 getX 发送到 我们在上面看到的相同定义的两个实例之一，其中没有断言 是必需的，因为类型是已知的。

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我认为如果 getX 仅实际上被定义，这确实是有道理的 对于抽象基类型AT——将没有方法可以分派到 我想象的方式。所以我尝试重新定义getX 这样它会生成 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，并没有改变：

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

如果你定义 getX 来获取 AT 的子类型，那么你就有了 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

我不知道为什么会这样，也许对此事有更多了解的人会对此有所了解。 此外，这只是类型稳定的，因为getX 保证返回Int。如果您不强制 getX 执行此操作，则不能保证返回 Int，因为您可能有不同的 AT 子类型包含非 Ints。

Answer 2

啊，所以我需要自己手动定义getX的不同版本。

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我将julia 的类型调度机制与C++ 的模板混为一谈 实例化。我想我错误地想象julia 定义了一个新版本的 getX 对于每个 T 调用它，方式与 C++ 模板相同 机制。

在这种情况下，我说的几乎是正确的

我期待 getX 调度到两个实例之一 [...] 由于类型已知，因此不需要断言。

但是，在这种情况下，实际上并没有两种不同的方法来 派往——只有一个。如果我真的定义这两个不同的 方法，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此问题的灵感： https://stackoverflow.com/a/40223936/751061