Julia语言官方文档PDF版

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"julia语言文档 pdf版本" Julia是一种高性能的动态编程语言，设计用于科学计算、数值分析、数据处理和并行计算。这个PDF文档是Julia的官方文档，涵盖了从0.7到1.0.0版本的重要更新和详细的手册。文档的第一部分介绍了Julia 0.7的文档，提供了对Julia语言的基本介绍，包括其设计理念、语法特性以及为什么选择Julia作为计算工具。这部分的内容旨在帮助新用户快速理解Julia的基础概念和工作方式。接下来的部分详细列出了Julia 1.0.0发布的重要更新和变化。这包括： 1. 新语言特性：新增的功能和语法改进，使编程更加高效和方便。 2. 语言变化：对现有语法的调整，可能影响到已经编写的代码。 3. 破坏性变化：这些改变可能会导致旧代码不兼容，需要进行相应调整。 4. 库的改进：对标准库的增强和优化，增加了新的功能或提升了性能。 5. 编译器/运行时改进：编译器和运行时系统的升级，提高代码执行速度和稳定性。 6. 弃用或移除的内容：不再支持或者建议避免使用的功能，以便于语言的持续发展。 7. 命令行选项变化：更新了命令行界面的选项，可能影响到脚本或自动化流程。第三部分是手册，为用户提供深入学习Julia的指南。这一部分详细讲解了： 1. 入门：如何开始使用Julia，包括安装、启动和基本操作。 2. 资源：提供相关的学习资源和社区支持。 3. 变量：关于变量命名的规则和风格约定，以及变量的作用域和赋值。 4. 整数和浮点数：讨论整数类型的溢出行为、浮点数的特殊值（如零和无穷大）以及浮点运算的精度问题。 5. 任意精度算术：支持高精度计算的特性，适用于需要更高精确度的场景。 6. 数字字面量系数：解释了数字前缀和后缀的含义，以及它们如何影响数值的类型。 7. 数学运算和基本函数：涵盖算术、位运算符，更新运算符，以及向量化操作符，这些都是进行数值计算的基础。 8. 数值比较和逻辑运算：讨论如何在Julia中进行比较和逻辑操作。通过这个PDF文档，开发者可以全面了解Julia语言的各个方面，从基础语法到高级特性，从理论背景到实际应用，为使用Julia进行科研和工程实践提供了详尽的指导。无论是初学者还是有经验的程序员，都能从中受益。

xvi CONTENTS

97.2 Basic Unit Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1091

97.3 Working with Test Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1093

97.4 Other Test Macros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1095

97.5 Broken Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1097

97.6 Creang Custom AbstractTestSet Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1098

98 UUIDs 1101

99 Unicode 1103

VI Developer Documentaon 1105

100Reecon and introspecon 1107

100.1Module bindings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1107

100.2DataType elds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1107

100.3Subtypes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1108

100.4DataType layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1108

100.5Funcon methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1108

100.6Expansion and lowering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1108

100.7Intermediate and compiled representaons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1109

101Documentaon of Julia’s Internals 1111

101.1Inializaon of the Julia runme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1111

main() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1111

julia_init() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1111

true_main() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1113

Base._start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1113

Base.eval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1113

jlatexithook() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1113

julia_save() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1113

101.2Julia ASTs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1113

Lowered form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1114

Surface syntax AST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1119

101.3More about types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1123

Types and sets (and Any and Union{}/Bottom) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1123

UnionAll types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1124

Free variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1125

TypeNames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1125

Tuple types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1126

Diagonal types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1128

Subtyping diagonal variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1129

Introducon to the internal machinery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1129

Subtyping and method sorng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1130

101.4Memory layout of Julia Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1130

Object layout (jlvaluet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1130

Garbage collector mark bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1131

Object allocaon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1131

101.5Eval of Julia code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1133

Julia Execuon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1133

Parsing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1134

Macro Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1134

CONTENTS xvii

Type Inference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1134

JIT Code Generaon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1135

System Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1136

101.6Calling Convenons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1136

Julia Nave Calling Convenon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1136

JL Call Convenon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1137

C ABI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1137

101.7High-level Overview of the Nave-Code Generaon Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1137

Representaon of Pointers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1137

Representaon of Intermediate Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1137

Union representaon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1138

Specialized Calling Convenon Signature Representaon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1138

101.8Julia Funcons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1139

Method Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1139

Funcon calls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1139

Adding methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1139

Creang generic funcons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1140

Closures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1140

Constructors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1140

Builns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1140

Keyword arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1141

Compiler eciency issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1142

101.9Base.Cartesian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1143

Principles of usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1143

Basic syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1143

101.10Talking to the compiler (the :meta mechanism) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1147

101.11SubArrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1148

Indexing: cartesian vs. linear indexing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1148

Index replacement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1148

SubArray design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1149

101.12isbits Union Opmizaons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1152

isbits Union Structs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1152

isbits Union Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1153

101.13System Image Building . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1153

Building the Julia system image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1153

System image opmized for mulple microarchitectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1154

101.14Working with LLVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1155

Overview of Julia to LLVM Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1155

Building Julia with a dierent version of LLVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1155

Passing opons to LLVM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1156

Debugging LLVM transformaons in isolaon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1156

Improving LLVM opmizaons for Julia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1156

The jlcall calling convenon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1157

GC root placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1157

101.15prin() and stdio in the Julia runme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1160

Libuv wrappers for stdio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1160

Interface between JL_STD* and Julia code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1161

prin() during inializaon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1161

Legacy ios.c library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1161

101.16Bounds checking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1162

Eliding bounds checks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1162

Propagang inbounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1162

xviii CONTENTS

The bounds checking call hierarchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1163

101.17Proper maintenance and care of multi-threading locks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1163

Locks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1163

Broken Locks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1165

Shared Global Data Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1165

101.18Arrays with custom indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1166

Generalizing exisng code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1166

Wring custom array types with non-1 indexing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1168

101.19Module loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1169

Experimental features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1169

101.20Inference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1170

How inference works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1170

Debugging compiler.jl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1170

The inlining algorithm (inline_worthy) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1170

102Developing/debugging Julia’s C code 1173

102.1Reporng and analyzing crashes (segfaults) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1173

Version/Environment info . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1173

Segfaults during bootstrap (sysimg.jl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1173

Segfaults when running a script . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1174

Errors during Julia startup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1174

Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1174

102.2gdb debugging ps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1175

Displaying Julia variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1175

Useful Julia variables for Inspecng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1175

Useful Julia funcons for Inspecng those variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1175

Inserng breakpoints for inspecon from gdb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1176

Inserng breakpoints upon certain condions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1176

Dealing with signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1176

Debugging during Julia's build process (bootstrap) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1177

Debugging precompilaon errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1178

Mozilla's Record and Replay Framework (rr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1178

102.3Using Valgrind with Julia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1178

General consideraons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1178

Suppressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1179

Running the Julia test suite under Valgrind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1179

Caveats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1179

102.4Sanizer support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1179

General consideraons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1179

Address Sanizer (ASAN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1179

Memory Sanizer (MSAN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1180

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