Juliaに演算子を追加してみた話ほか

Julia に演算子を追加する拡張に挑んでみた経験をまとめました。また、Juliaの静的サイトジェネレータである Franklin.jl を拡張し Admonitions （コラムのタイトル的なもの）の編集機能を実装した経験も合わせてまとめました。

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1. 瀧川雄理 三宅⽃希 加藤起也 NO.5 JULIAまさぐり隊
2. CONTENTS 2 ・Juliaとは︖ ・ビルド⽅法 ・新たな演算 ⼦の追加 ・Addmonition 追加
4. WHAT IS JULIA? 4 「⾼度な数値解析や科学技術計算が可能で実⾏速度も速く、他の⾔語の良いと ころだけを組み合わせた⾔語を⽬指した」by MIT C⾔語で起動・初期化・終了が書かれている JITコンパイル、動的⾔語
5. WHAT IS JULIA? qJITコンパイル（JUST IN TIME） Øアプリケーションの実⾏直前または実⾏中に、中間⾔語コードを実 ⾏環境のプロセッサに応じた機械語コードにコンパイルする üインタプリタによる逐次実⾏⽅式よりは⾼速であるものの、必要なコードがすべて機械語に変換さ れてメモリ上に展開され、定常状態に到達する（ウォームアップが完了する）まではアプリケーショ ンの性能を低下させることがある。（Wiki) üコード実⾏の直前にコンパイルするので、1回⽬の動作が遅い⽋点ある。 qAOTコンパイル ・AOTコンパイルとは実⾏前にソースコードや中間コードをコンパイルする⽅法で ある。 ・JITコンパイルと対⽐して、メモリ消費量がかなり少なく済む。 5
6. WHAT IS JULIA? • Julia⾃体で基本的な構⽂や機能は定義 • C⾔語で実⾏の枠組み（起動ー初期化ーコンパイ ルー終了）を提供 oGCや並列化もCで実装 • LLVM (Low-Level-Virtual-Machine; コンパイラフレーム ワーク)がバック→JITコンパイルにも対応 o Julia⾔語→中間表現→最適化→アセンブリ 6
7. BUILD gitリポジトリに公式ホームページのアドレスを追加 $ git init $ git config —local.email "⾃分のメアド" $ git config —local.name "⾃分の名前" $ git clone "⾃分のチームのリポジトリのアドレス” $ cd 2024-05-Julia $ make -j8 $ make install 7
8. 演算⼦の追加 8
9. 要件 Binomial(m,n)=mCn ↓ "m~~n"により短縮したい ü 演算⼦の優先順位: ビットシフトと乗数の間 ü 現状の"~"→ビット反転 ~X:=-X-1 9
10. コードを理解する︓コンパイラ q構成要素 Ø字句規則、構⽂規則 q処理⼿順 Ø字句解析(Lexer): Tokenに分解 Ø構⽂解析(Parser): 構⽂規則に従うか判定 Ø意味解析: 解析結果をもとに中間コードに Ø最適化: レジスタ割付、不要な演算の省略 10
11. 既存実装の調査 v実⾏ファイル ./julia 側は、C/C++デバッガ Ø ./julia側（C, C++）と .jl系ファイル（構⽂規則、 主要関数定義など）の横断が不可能 v構⽂解析に関するファイルに"src/julia- parser.scm"（"grep"で発⾒） Øブートストラップで利⽤されている Øscheme⾔語の参考⽂献 11
12. BOOTSTRAP base/JuliaSyntax/src/*.jl src/julia-parser.scm ./julia 12 1 2 3
13. 構成（概略） 字句規則、構⽂規則 基本機能 他にも usr, deps, etc など ./juliaがある階層 ./ base/ int.jl operators.jl JuliaSyntax/ kinds.jl tokenize.jl parser.jl src/ julia- parser.scm 13 演算⼦辞書 字句解析 構⽂解析
14. （参考）コードその１ 14 .scm例 既存"~" "~~" 定義 演算⼦優先順位 "~~"の構⽂解析関数
15. （参考）コードその2 15 字句解析 "~"の解析 辞書に登録 辞書検索関数 ユーザ向けexport
16. 裏話集 v当初、"†"を使おうとした §Unicodeのうち、使える範囲の規制対象につき断念 v".jl"ファイルにgrepが効かない︕ §ある⽇を境に発⽣、⽬視デバッグ地獄の沼 vSchemeファイルの位置付けと意味の理解 §構⽂解析はここだけでなく、実際のプログラムの 構⽂解析は"parser.jl"だと気づくのに時間を要す 16
17. markdownのadmonition 17
18. FRANKLIN.JLとは §静的サイトジェネレータのひとつ §Julia 的には外部パッケージの⼀つ §マークダウンで記述された⽂章を html に変換 しウェブサイトを作る機能を持つ 18
19. マークダウン形式 HTML形式 FRANKLIN.JLとは 19
20. ADMONITIONS 20 pythonのmkdocsにある機能が、 Franklin.jlにはない
21. 使い⽅ !!! Note(Info, Danger, Successなど) 本⽂ !!! 実装したAdmonitionsの種類: Info, Note, Warning, Bug, Summary, Success, Failure, Danger, Tip, Question, Example, Quote 21
22. 実装⽅針 Admonitionsの⼊⼒⽅法がコードブロックの挿⼊に似てい たため、コードブロックの実装を参考にして実装した。 コードブロック Admonitions 22
23. 実装 特定の⽂字列をトーク ンの辞書に登録する ⽂字列 トークンラベル 23
24. 24 実装 Open-Close Blocksのリスト に追加 ブロック名 開始トークン 終了トークン !!! 〇〇と!!!で挟まれた部分が1ブロックとして認識される
25. 25 実装 段落中などに挿⼊されたときに、 その段落を⾃動的に閉じる必要が あるブロックのリストに追加
26. 実装 26 マークダウン⽂中にブロックがあれば、ブロックをhtmlに変 換する関数(html_admonition)を呼び出す 第2引数で種類 を指定
27. 27 実装 第2引数からhtmlの classを指定
28. 28 実装 HeaderでAdmonitionsの classを定義 ⾊、フォントサイズな どを指定 htmlの⽂章の本体
29. 29 実装 head部分の⼀部 左側の⾊ 背景⾊ アイコン
30. 実は今までなかった 30
31. ADD TITLE 理想 既存の実装 タイトルを変更可能に 31
32. ADD TITLE 32 match関数を⽤いて title=“”の中⾝を確認 それ以外の部分を要素 として抜き出し
33. 終わりに 33 実装したかった機能: コードブロックの挿⼊ （Pythonのmkdocsでは可能） 今回は、本⽂をすべて⽂字列として処理したため実現でき ず ソフトウェア1の講義HPから引⽤
34. 終わりに プログラミング⾔語は壮⼤なり デバッガの偉⼤さを痛感 データ構造の隠蔽は拡張性の鍵 34