用Cython加速Python程序以及包装C程序简单测试

发布时间:2017-6-25 18:38:48 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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用Cython加速Python程序

我没有拼错,就是Cython,C+Python=Cython!
我们来看看Cython的威力,先运行下边的程序:

import timedef fib(n):    if n==0:        return 0    if n==1:        return 1    return fib(n-1)+fib(n-2)t=time.time()print(fib(40))print(time.time()-t)$ python fib.py10233415559.367255449295044

在我的渣渣笔记本上,用时59.3秒,差不多一分钟。当然,在你那可能比我快一点,这也很正常。
好了,我们再试试Cython:

$ cython fib.py --embed     $ gcc -O3 fib.c -I /usr/include/python3.5m/ -lpython3.5m$ ./a.out  102334155  14.487313747406006

嗯,快了那么一点点,4倍左右;我解释一下前边的几句代码:
首先,用cython命令把python生成c文件,也就是cython fib.py会生成一个fib.c的文件
--embed参数就是自动生成一个main函数,以便让gcc生成可执行程序。
接下来就是用gcc把fib.c编译成了个a.out程序,运行之,结果快了4倍(从60秒减少到15秒以内)。
当然,这只是小试牛刀,区区4倍而已,这也太少了!
接下来我吧这个文件复制成fib.pyx,并修改了一句代码:

import timecdef int fib(int n):    if n==0:        return 0    if n==1:        return 1    return fib(n-1)+fib(n-2)t=time.time()print(fib(40))print(time.time()-t)

我只改了1句,就是把 def fib(n):改成了 cdef int fib(int n):,也就是加了一个类型,下边让我们见证奇迹:

$ cython fib.pyx --embed$ gcc -O3 fib.c -I /usr/include/python3.5m/ -lpython3.5m $ ./a.out 1023341550.45729994773864746

没有看错,现在只需要0.45秒!性能提升了132倍。
这个0.45秒算是什么样的速度呢?下边,我照猫画虎,写了基本相同的一段C程序:
#include "stdio.h"
#include "time.h"

static int fib(int n){    if(n==0)            return 0;    if(n==1)            return 1;    return fib(n-1)+fib(n-2);}int main(){    clock_t t=clock();    printf("%d\n",fib(40));    printf("%f sec\n",(clock()-t)/1000.0/1000.0);}

这个跟python写的基本一模一样,只是换成了C语法,然后:

$ gcc -O3 fib.c  $ ./a.out  102334155  0.452981 sec  

天,只比刚才Cython的程序慢了0.005秒(我觉得这已经是误差了)
是不是感觉Cython碉堡了?(基本用Python的语法,实现了C的速度。
其实,这才刚刚开始。毕竟虽然Python代码写起来比C溜好多,但以前的C代码怎么办?并且,一些C实现的算法
用Cython改写也不是特别方便,能不能直接拿来就用呢?当然能,并且也可以很6。
比如上边的那个fib函数,我已经用C写完了,怎么整合到Python里边呢?
首先,我先把C里边的main函数去掉,改成下边的样子:

#include "stdio.h"#include "time.h"static int fib(int n){    if(n==0)            return 0;    if(n==1)            return 1;    return fib(n-1)+fib(n-2);}

其实这时,我们已经可以用gcc编译成一个链接库,用ctypes调用了,然而在Cython看来,
这太(调)不(用)清(麻)真(烦),我们只需要2句代码:

cdef extern from "fib.c":     int fib(int)def fibf(n):    return fib(n)

虽然是4行,其实也就是2句无疑:)
第一句我先把fib函数从C文件里边导入,然后又定义了一个fibf的函数,把导进来的函数又调用了一下。
cdef的作用,就是把外部函数导出为cython能调用的函数,def的作用就是定义python能调用的函数了。
把这个文件保存成fibf.pyx,然后:

cython fibf.pyxgcc fibf.c -shared -fPIC -I /usr/include/python3.5m -lpython3.5m -o fibf.so -O3

把这个文件编译成了一个fibf.so文件
然后写了下边的python代码测试:

$cat test.py import timeimport fibf t=time.time()print(fibf.fibf(40))print(time.time()-t)python test.py 1023341550.47469592094421387

也就是说,2句代码,就把一个C语言写的代码。包装成了一个python能直接import的库。是不是方便极了……
反正个人觉得比ctypes方便。


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