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Julia 类型转换和类型提升

减小字体 增大字体 作者:佚名  来源:网上搜集  发布时间:2019-1-15 16:28:15

由 陈 创建, 最后一次修改 2016-08-12 类型转换和类型提升Julia 可以将数学运算符的参数提升为同一个类型,这些参数的类型曾经在整数和浮点数 ,数学运算和基本函数,类型,及方法中提到过。在某种意义上,Julia 是“非自动类型提升”的:数学运算符只是有特殊语法的函数,函数的参数不会被自动转换。但通过重载,仍能做到“自动”类型提升。类型转换convert 函数用于将值转换为各种类型。它有两个参数:第一个是类型对象,第二个是要转换的值;返回值是转换为指定类型的值: julia> x = 12 12 julia> typeof(x) Int64 julia> convert(Uint8, x) 0x0c julia> typeof(ans) Uint8 julia> convert(FloatingPoint, x) 12.0 julia> typeof(ans) Float64遇到不能转换时,convert 会引发 “no method” 错误: julia> convert(FloatingPoint, "foo") ERROR: `convert` has no method matching convert(::Type{FloatingPoint}, ::ASCIIString) in convert at base.jl:13Julia 不做字符串和数字之间的类型转换。定义新类型转换要定义新类型转换,只需给 convert 提供新方法即可。下例将数值转换为布尔值: convert(::Type{Bool}, x::Number) = (x!=0)此方法第一个参数的类型是单态类型, Bool 是 Type{Bool} 的唯一实例。此方法仅在第一个参数是 Bool 才调用。注意第一个参数使用的语法:参数的名称在 :: 之前是省略的,只给出了参数的类型。这是 Julia 中对于一个函数参数,如果其类型是指定但该参数的值在函数体中从未使用过,那么语法会被使用,在这个例子中,因为参数是单态类型,就永远不会有任何理由会在函数体中使用它的值。转换时检查数值是否为 0 : julia> convert(Bool, 1) true julia> convert(Bool, 0) false julia> convert(Bool, 1im) ERROR: InexactError() in convert at complex.jl:18 julia> convert(Bool, 0im) false实际使用的类型转换都比较复杂,下例是 Julia 中的一个实现: convert{T<:Real}(::Type{T}, z::Complex) = (imag(z)==0 ? convert(T,real(z)) : throw(InexactError())) julia> convert(Bool, 1im) InexactError() in convert at complex.jl:40案例:分数类型转换继续 Julia 的 Rational 类型的案例研究, rational.jl 中类型转换的声明紧跟在类型声明和构造函数之后: convert{T<:Integer}(::Type{Rational{T}}, x::Rational) = Rational(convert(T,x.num),convert(T,x.den)) convert{T<:Integer}(::Type{Rational{T}}, x::Integer) = Rational(convert(T,x), convert(T,1)) function convert{T<:Integer}(::Type{Rational{T}}, x::FloatingPoint, tol::Real) if isnan(x); return zero(T)//zero(T); end if isinf(x); return sign(x)//zero(T); end y = x a = d = one(T) b = c = zero(T) while true f = convert(T,round(y)); y -= f a, b, c, d = f*a+c, f*b+d, a, b if y == 0 || abs(a/b-x) <= tol return a//b end y = 1/y end end convert{T<:Integer}(rt::Type{Rational{T}}, x::FloatingPoint) = convert(rt,x,eps(x)) convert{T<:FloatingPoint}(::Type{T}, x::Rational) = convert(T,x.num)/convert(T,x.den) convert{T<:Integer}(::Type{T}, x::Rational) = div(convert(T,x.num),convert(T,x.den))前四个定义可确保 a//b == convert(Rational{Int64}, a/b)。后两个把分数转换为浮点数和整数类型。类型提升类型提升是指将各种类型的值转换为同一类型。它与类型等级关系无关,例如,每个 Int32 值都可以被表示为 Float64 值,但 Int32 不是 Float64 的子类型。Julia 使用 promote 函数来做类型提升,其参数个数可以是任意多,它返回同样个数的同一类型的多元组;如果不能提升,则抛出异常。类型提升常用来将数值参数转换为同一类型: julia> promote(1, 2.5) (1.0,2.5) julia> promote(1, 2.5, 3) (1.0,2.5,3.0) julia> promote(2, 3//4) (2//1,3//4) julia> promote(1, 2.5, 3, 3//4) (1.0,2.5,3.0,0.75) julia> promote(1.5, im) (1.5 + 0.0im,0.0 + 1.0im) julia> promote(1 + 2im, 3//4) (1//1 + 2//1*im,3//4 + 0//1*im)浮点数值提升为最高的浮点数类型。整数值提升为本地机器的原生字长或最高的整数值类型。既有整数也有浮点数时,提升为可以包括所有值的浮点数类型。既有整数也有分数时,提升为分数。既有分数也有浮点数时,提升为浮点数。既有复数也有实数时,提升为适当的复数。数值运算中,数学运算符 +, -, * 和 / 等方法定义,都“巧妙”的应用了类型提升。下例是 promotion.jl 中的一些定义: +(x::Number, y::Number) = +(promote(x,y)...) -(x::Number, y::Number) = -(promote(x,y)...) *(x::Number, y::Number) = *(promote(x,y)...) /(x::Number, y::Number) = /(promote(x,y)...)promotion.jl 中还定义了其它算术和数学运算类型提升的方法,但 Julia 标准库中几乎没有调用 promote 。 promote 一般用在外部构造方法中,便于使构造函数适应各种不同类型的参数。rational.jl 中提供了如下的外部构造方法: Rational(n::Integer, d::Integer) = Rational(promote(n,d)...)此方法的例子: julia> Rational(int8(15),int32(-5)) -3//1 julia> typeof(ans) Rational{Int64} (constructor with 1 method)对自定义类型来说,最好由程序员给构造函数显式提供所期待的类型。但处理数值问题时,做自动类型提升比较方便。定义类型提升规则尽管可以直接给 promote 函数定义方法,但这太麻烦了。我们用辅助函数 promote_rule 来定义 promote 的行为。 promote_rule 函数接收类型对象对儿,返回另一个类型对象。此函数将参数中的类型的实例,提升为要返回的类型: promote_rule(::Type{Float64}, ::Type{Float32} ) = Float64提升后的类型不需要与函数的参数类型相同。下

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