Julia 嵌入式 Julia

由 陈 创建， 最后一次修改 2016-08-12 嵌入式 Julia我们已经知道 调用 C 和 Fortran 代码 Julia 可以用简单有效的方式调用 C 函数。但是有很多情况下正好相反:需要从 C 调用 Julia 函数。这可以把 Julia 代码整合到更大型的 C/C++ 项目中去， 而不需要重新把所有都用 C/C++ 写一遍。 Julia 提供了给 C 的 API 来实现这一点。正如大多数语言都有方法调用 C 函数一样， Julia的 API 也可以用于搭建和其他语言之间的桥梁。高级嵌入我们从一个简单的 C 程序入手，它初始化 Julia 并且调用一些 Julia 的代码:: #include <julia.h> int main(int argc, char *argv[]) { jl_init(NULL); JL_SET_STACK_BASE; jl_eval_string("print(sqrt(2.0))"); return 0; }编译这个程序你需要把 Julia 的头文件包含在路径内并且链接函数库 libjulia。 比方说 Julia 安装在 $JULIA_DIR， 就可以用 gcc 编译:: gcc -o test -I$JULIA_DIR/include/julia -L$JULIA_DIR/usr/lib -ljulia test.c或者可以看看 Julia 源码里 example/ 下的 embedding.c。调用Julia函数之前要先初始化 Julia， 可以用 jl_init 完成，这个函数的参数是Julia安装路径，类型是 const char* 。如果没有任何参数，Julia 会自动寻找 Julia 的安装路径。 第二个语句初始化了 Julia 的任务调度系统。这条语句必须在一个不返回的函数中出现，只要 Julia 被调用（main 运行得很好）。严格地讲，这条语句是可以选择的，但是转换任务的操作将引起问题，如果它被省略的话。 测试程序中的第三条语句使用 jl_eval_string 的调用评估了 Julia 语句。 类型转换真正的应用程序不仅仅需要执行表达式，而且返回主程序的值。jl_eval_string 返回 jl_value_t，它是一个指向堆上分配的 Julia 对象的指针。用这种方式存储简单的数据类型比如 Float64 叫做 boxing，提取存储的原始数据叫做 unboxing。我们提升过的用 Julia 计算 2 的平方根和用 C 语言读取结果的样本程序如下所示： jl_value_t *ret = jl_eval_string("sqrt(2.0)"); if (jl_is_float64(ret)) { double ret_unboxed = jl_unbox_float64(ret); printf("sqrt(2.0) in C: %e \n", ret_unboxed); }为了检查 ret 是否是一个指定的 Julia 类型，我们可以使用 jl_is_... 函数。通过将 typeof(sqrt(2.0)) 输入进 Julia shell，我们可以看到返回类型为 Float64（C 中的 double）。为了将装好的 Julia 的值转换成 C 语言中的 double,jl_unbox_float64 功能在上面的代码片段中被使用。相应的 jl_box_... 功能被用来用另一种方式转换： jl_value_t *a = jl_box_float64(3.0); jl_value_t *b = jl_box_float32(3.0f); jl_value_t *c = jl_box_int32(3);正如我们下面将看到的，调用带有指定参数的 Julia 函数装箱(boxing)是需要的。调用 Julia 的函数当 jl_eval_string 允许 C 语言来获得 Julia 表达式的结果时，它不允许传递在 C 中计算的参数到 Julia 中。对于这个，你需要直接调用 Julia 函数，使用 jl_call: jl_function_t *func = jl_get_function(jl_base_module, "sqrt"); jl_value_t *argument = jl_box_float64(2.0); jl_value_t *ret = jl_call1(func, argument);在第一步中，Julia 函数 sqrt 的处理通过调用 jl_get_function 检索。第一个传递给 jl_get_function 的参数是一个指向 Base 模块的指针，在那里 sqrt 被定义。然后，double 值使用 jl_box_float64 封装。最后，在最后一步中，函数使用 jl_call1 被调用。jl_call0,jl_call2 和 jl_call3 函数也存在，来方便地处理不同参数的数量。为了传递更多的参数，使用 jl_call: jl_value_t *jl_call(jl_function_t *f, jl_value_t **args, int32_t nargs)第二个参数 args 是一个 jl_value_t* 参数的数组而且 nargs 是参数的数字。内存管理正如我们已经看见的，Julia 对象作为指针在 C 中呈现。这引出了一个问题，谁应该释放这些对象。通常情况下，Julia 对象通过一个 garbage collector(GC) 来释放，但是 GC 不会自动地知道我们在 C 中有一个对 Julia 值的引用。这意味着 GC 可以释放指针，使指针无效。GC 仅能在 Julia 对象被分配时运行。像 jl_box_float64 的调用运行分配，而且分配也能在任何运行 Julia 代码的指针中发生。在 jl_... 调用间使用指针通常是安全的。但是为了确认值能使 jl_... 调用生存，我们不得不告诉 Julia 我们有一个对 Julia 值的引用。这可以使用 JL_GC_PUSH 宏指令完成。This can be done using the JL_GC_PUSH macros: jl_value_t *ret = jl_eval_string("sqrt(2.0)"); JL_GC_PUSH1(&ret); // Do something with ret JL_GC_POP();JL_GC_POP 调用释放了之前 JL_GC_PUSH 建立的引用。注意到 JL_GC_PUSH 在栈上工作，所以它在栈帧被销毁之前必须准确地和 JL_GC_POP 成组。几个 Julia 值能使用 JL_GC_PUSH2，JL_GC_PUSH3，和 JL_GC_PUSH4 宏指令被立刻 push。为了 push 一个 Julia 值的数组我们可以使用 JL_GC_PUSHARGS 宏指令，它能向以下那样使用：cro, which can be used as follows: jl_value_t **args; JL_GC_PUSHARGS(args, 2); // args can now hold 2 `jl_value_t*` objects args[0] = some_value; args[1] = some_other_value; // Do something with args (e.g. call jl_... functions) JL_GC_POP();控制垃圾回收有一些函数来控制 GC。在普通的使用案例中，这些不应该是必需的。void jl_gc_collect()Force a GC runvoid jl_gc_disable()Disable the GCvoid jl_gc_enable()Enable the GC处理数组Julia 和 C 能不用复制而分享数组数据。下一个例子将展示这是如此工作的。Julia 数组通过数据类型 jl_array_t* 用 C 语言显示。基本上，jl_array_t 是一个包含以下的结构：有关数据类型的信息指向数据块的指针有关数组大小的信息为了使事情简单，我们用一个 1D 数组开始。创建一个包含长度为 10 个元素的 Float64 数组通过以下完成： jl_value_t* array_type = jl_apply_array_type(jl_float64_type, 1); jl_array_t* x = jl_alloc_array_1d(array_type, 10);或者，如