在 Julia 中，为啥 @printf 是宏而不是函数？

Posted 2023-02-16

【中文标题】在 Julia 中，为啥 @printf 是宏而不是函数？

【英文标题】：In Julia, why is @printf a macro instead of a function?在 Julia 中，为什么 @printf 是宏而不是函数？

【发布时间】：2013-11-15 23:24:21

【问题描述】：

在 Julia 中，打印格式化字符串的语法如下：

@printf("Hello %d\n", 5)

为什么@printf 是宏而不是函数？是否可以接受不同数量的参数？

【参考方案1】：

对于普通的 Julia 函数 [1]，采用可变数量的参数不是问题。 @printf 是一个宏，因此它可以在编译时解析和解释格式字符串，并为该特定格式字符串生成自定义代码。人们可能没有意识到 C 的 printf 函数在每次调用 printf 时都会重新解析和重新解释格式字符串。它和它一样快的事实代表了疯狂指针编程的一个小奇迹。说真的，只要看看离你最近的 libc 的 printf 实现。这完全是疯了。

Julia 使用不同的方法：@printf 是一个宏，可将格式字符串转换为特定于该格式规范的高效代码。如果您考虑一下，printf 样式的格式字符串实际上只是一种表达函数的方式，该函数采用固定数量和类型的参数并以特定方式打印它们。请注意，我说 format string 是一个函数，而不是 printf 本身，它在概念上是一个函数生成器，将格式转换为格式化程序。这一切都被塞进了 C 中的运行时函数，这有点不匹配，因为这是 C 中唯一合理的选择。事实上，正因为如此，直到最近，你还是很容易自爆通过将错误数量或类型的参数传递给 C 的 printf 在脚上。这只是现在更好，因为编译器已经被特殊情况下理解 printf 格式的语义。

理论上，Julia 的@printf 可以比 C 更快，因为它会生成自定义代码，但实际上，我很难匹配 C，更不用说击败它了。但我认为这是由于我们 I/O 系统的当前设计以及我如何使用它，而不是固有的限制。不过，I/O 的内容应该进行大修，当这种情况发生时，我们实际上可以利用 @printf 是一个宏这一事实在格式化打印方面击败 C。

【讨论】：

@lucacerone do x = @sprintf "My lucky number is %d" 42.

为每个 printf 调用生成自定义代码可能会导致大量代码膨胀。

来自@StefanKarpinski here的有趣更新

看来这种方法的一个缺点是格式字符串不能包含变量。见julia-programming-language.2336112.n4.nabble.com/…

不能将变量用作格式字符串这一事实不仅是一个缺点，而且是一个重大限制。如果字符串是静态的，编译器应该进行这种静态优化，否则将其保留为运行时解析的 printf 函数。我认为使用可变格式是一个相当常见的用例。

【参考方案2】：

这是为了性能。 printf 宏采用常量格式字符串（例如"Hello %d\n"）并为该字符串生成优化代码。