julia - 参数类型构造函数中 "where"关键字的用途

Question

对于 Julia 手册 parametric composite type example

struct Point{T}
    x::T
    y::T
end

可以编写一个外部构造函数，例如

Point(x::T, y::T) where {T} = Point{T}(x, y)

为什么是 where {T}需要的部分，即为什么不是

Point(x::T, y::T) = Point{T}(x, y)

可能的？ Julia 提示 T没有定义，但它不能弄清楚 T是来自 :: 的类型句法？我是 Julia 的新手，所以我可能会遗漏一些非常基本的东西。

Answer 1

T是一个必须定义的变量。如果您没有在where 中定义它Julia 开始在外部范围内寻找它。这是一个例子:

julia> struct Point{T}
           x::T
           y::T
       end

julia> Point(x::T, y::T) = Point{T}(x, y)
ERROR: UndefVarError: T not defined
Stacktrace:
 [1] top-level scope at REPL[2]:1

julia> T = Integer
Integer

julia> Point(x::T, y::T) = Point{T}(x, y)
Point

julia> Point(1,1)
Point{Integer}(1, 1)

请注意，在此示例中，您没有得到预期的结果，正如您所希望的 Point{Int64}(1,1) .
现在最棘手的部分来了:

julia> Point(1.5,1.5)
Point{Float64}(1.5, 1.5)

你可能会问这是怎么回事。好:

julia> methods(Point)
# 2 methods for type constructor:
[1] (::Type{Point})(x::Integer, y::Integer) in Main at REPL[4]:1
[2] (::Type{Point})(x::T, y::T) where T in Main at REPL[1]:2

关键是 (::Type{Point})(x::T, y::T) where T struct 时已经默认定义了正如第二个定义所定义的那样，您刚刚为 T = Integer 添加了一个新方法.
简而言之 - 始终使用 where以避免得到令人惊讶的结果。例如，如果你写:

julia> T = String
String

julia> Point(1,1)
ERROR: MethodError: Cannot `convert` an object of type Int64 to an object of type String

你有问题。作为 Point的签名在定义时是固定的，但在正文中 T取自全局范围，而您已将其更改为 Integer至 String ，所以你得到一个错误。

扩展@Oscar Smith 注意到 where 的位置对范围也很敏感，并告诉 Julia 在什么级别引入了“通配符”。例如:

ulia> T1 = Vector{Vector{T} where T<:Real}
Array{Array{T,1} where T<:Real,1}

julia> T2 = Vector{Vector{T}} where T<:Real
Array{Array{T,1},1} where T<:Real

julia> isconcretetype(T1)
true

julia> isconcretetype(T2)
false

julia> T1 isa UnionAll
false

julia> T2 isa UnionAll
true

julia> x = T1()
0-element Array{Array{T,1} where T<:Real,1}

julia> push!(x, [1,2])
1-element Array{Array{T,1} where T<:Real,1}:
 [1, 2]

julia> push!(x, [1.0, 2.0])
2-element Array{Array{T,1} where T<:Real,1}:
 [1, 2]
 [1.0, 2.0]

你可以看到 T1是一种可以有实例的具体类型，我们创建了一个叫它 x 的类型.这个具体类型可以保存元素类型为 <:Real 的向量。 ，但它们的元素类型不必相同。
另一方面 T2是 UnionAll ，即它的一些“widlcards”是免费的(还不知道)。但是，限制是在所有匹配 T2 的具体类型中。所有向量必须具有相同的元素类型，因此:

julia> Vector{Vector{Int}} <: T2
true

julia> Vector{Vector{Real}} <: T2
true

但

julia> T1 <: T2
false

换句话说，在 T2通配符必须有一个具体值可以与具体类型匹配。