Julia语言中文学习指南：入门与核心特性

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"本资源是一份详细的Julia中文学习资料，旨在帮助初学者快速掌握这款高效且动态的编程语言。Julia由MIT和Apple联合开发，被设计为科学计算和数值分析的理想工具。这份文档涵盖了从入门到进阶的知识点，包括： 1. 主页：文档的首页提供了整体概览，可能包括语言的历史、目标用户群体以及其与其他语言的比较。 2. Julia 1.5中文文档：这部分着重于Julia 1.5版本的中文文档，可能是该版本的主要更新内容和特性介绍。 3. 入门：从基本的安装、环境配置开始，介绍Julia的基础语法，如合法的变量名、命名规范，以及整数和浮点数的处理，包括溢出、除法错误、特殊数值的处理等。 - 整数和浮点数：深入解析了整数和浮点数的运算规则，如机器精度、舍入模式，以及不同类型的数值字面量。 - 数学运算与初等函数：讲解算术运算符、位运算符、向量化操作符、数值比较、初等函数（如幂、对数、三角函数等）及其优先级和结合性。 4. 复数和有理数：这部分介绍了Julia中处理复数和有理数的方法。 5. 字符串：详细说明字符串的处理，包括字符、字符串基础、Unicode编码、拼接、插值、各种字符串字面量形式，以及正则表达式。 6. 函数：深入讲解函数的用法，如参数传递、return关键字、返回类型、特殊操作符、匿名函数、元组和具名元组、多返回值、参数解构、变参函数、可选参数、关键字参数等高级特性。通过这份文档，读者可以了解到Julia语言的核心概念、语法特点以及在实际开发中的应用技巧，是学习和研究Julia语言的宝贵参考资料。"

xvi CONTENTS

86 Sparse Arrays 1109

87 统计 1119

88 单元测试 1127

88.1 测试 Julia Base 库 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1127

88.2 基本的单元测试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1127

88.3 Working with Test Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1129

88.4 其他测试宏 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1131

88.5 损坏的测试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1134

88.6 自定义 AbstractTestSet 类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1134

89 UUIDs 1137

90 Unicode 1139

VI Developer Documentation 1141

91 反射与自我检查 1143

91.1 模块绑定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1143

91.2 DateType 字段 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1143

91.3 子类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1144

91.4 DataType 布局 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1144

91.5 函数方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1144

91.6 扩展和更底层 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1144

91.7 中间表示和编译后表示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1145

Printing of debug information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1145

92 Documentation of Julia’s Internals 1147

92.1 Julia 运行时的初始化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1147

main() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1147

julia_init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1147

true_main() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1149

Base._start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1149

Base.eval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1149

jl_atexit_hook() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1149

julia_save() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1149

92.2 Julia 的 AST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1149

Surface syntax AST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1150

Lowered form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1154

92.3 More about types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1161

Types and sets (and Any and Union{}/Bottom) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1162

UnionAll types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1162

Free variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1164

TypeNames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1164

Tuple types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1165

Diagonal types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1166

Subtyping diagonal variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1168

Introduction to the internal machinery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1168

Subtyping and method sorting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1169

92.4 Memory layout of Julia Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1169

Object layout (jl_value_t) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1169

CONTENTS xvii

Garbage collector mark bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1171

Object allocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1171

92.5 Julia 代码的 eval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1172

Julia Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1172

Parsing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1173

Macro Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1174

Type Inference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1174

JIT Code Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1175

System Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1175

92.6 Calling Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1175

Julia Native Calling Convention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1176

JL Call Convention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1176

C ABI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1176

92.7 High-level Overview of the Native-Code Generation Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1176

Representation of Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1176

Representation of Intermediate Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1177

Union representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1177

Specialized Calling Convention Signature Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1178

92.8 Julia 函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1178

方法表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1178

函数调用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1179

添加方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1179

创建泛型函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1179

闭包 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1179

构造函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1180

内置函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1180

关键字参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1180

Compiler eﬃciency issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1181

92.9 笛卡尔 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1182

Principles of usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1182

基本语法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1182

92.10Talking to the compiler (the :meta mechanism) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1186

92.11子数组 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1187

Index replacement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1187

SubArray design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1188

92.12isbits Union Optimizations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1191

isbits Union Structs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1191

isbits Union Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1192

92.13System Image Building . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1192

Building the Julia system image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1192

System image optimized for multiple microarchitectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1192

92.14Working with LLVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1194

Overview of Julia to LLVM Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1194

Building Julia with a diﬀerent version of LLVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1194

Passing options to LLVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1195

Debugging LLVM transformations in isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1195

Improving LLVM optimizations for Julia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1196

The jlcall calling convention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1196

GC root placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1196

92.15printf() and stdio in the Julia runtime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1200

Libuv wrappers for stdio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1200

Interface between JL_STD* and Julia code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1200

xviii CONTENTS

printf() during initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1201

Legacy ios.c library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1201

92.16边界检查 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1201

移除边界检查 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1201

Propagating inbounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1202

The bounds checking call hierarchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1202

92.17Proper maintenance and care of multi-threading locks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1203

Locks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1203

Broken Locks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1205

Shared Global Data Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1205

92.18Arrays with custom indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1206

Generalizing existing code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1206

Writing custom array types with non-1 indexing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1208

92.19Module loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1209

Experimental features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1210

92.20类型推导 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1210

类型推导是如何工作的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1210

调试 compiler.jl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1210

The inlining algorithm (inline_worthy) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1211

93 Developing/debugging Julia’s C code 1213

93.1 报告和分析崩溃（段错误） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1213

版本/环境信息 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1213

Segfaults during bootstrap (sysimg.jl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1214

Segfaults when running a script . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1214

Errors during Julia startup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1214

术语表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1215

93.2 gdb 调试提示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1215

显示 Julia 变量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1215

有用的用于检查的 Julia 变量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1215

Useful Julia functions for Inspecting those variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1216

Inserting breakpoints for inspection from gdb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1216

Inserting breakpoints upon certain conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1216

Dealing with signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1217

Debugging during Julia’s build process (bootstrap) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1217

Debugging precompilation errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1218

Mozilla’s Record and Replay Framework (rr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1218

93.3 在 Julia 中使用 Valgrind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1219

General considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1219

Suppressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1219

Running the Julia test suite under Valgrind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1219

Caveats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1219

93.4 Sanitizer support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1220

General considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1220

Address Sanitizer (ASAN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1220

Memory Sanitizer (MSAN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1220

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