能讓Python提速超40倍的神器Cython詳解
讓Python提速超過40倍的神器:Cython
人工智能最火的語言,自然是被譽為迄今為止最容易使用的代碼之一的Python。Python代碼素來以直觀、高可讀性著稱。
然而,易用的背後,是Python無法逾越的障礙:慢。尤其是C程序員,這群快槍手簡直無法忍受Python的慢。
所以有人就想瞭各種方法去解決這個問題,本文就介紹其中的一種。如果你的代碼是純Python,或者你必須用一個大的for循環卻無法放入矩陣因為數據必須按順序處理,那麼就可以使用Cython來加速Python。
1、什麼是Cython?
根據維基百科:Cython是結合瞭Python和C的語法的一種語言,可以簡單的認為就是給Python加上瞭靜態類型後的語法,使用者可以維持大部分的Python語法,而不需要大幅度調整主要的程式邏輯與算法。但由於會直接編譯為二進制程序,所以性能較Python會有很大提升。
Cython被大量運用在CPython函式庫的撰寫,以取得較高的執行效能。Cython將CPython代碼轉譯成 C 或 C++ 語法後,自動包裝上函式呼叫界面生成 .pyx 後綴的執行檔,即可當成普通的函式庫。其性能一般遜於原生的 C/C++ 函式庫,但由於 CPython 語法的易用性可以縮短開發時間。Cython 也可以用於編譯以 C/C++ 為 CPython 撰寫的函式庫。
目前Cython可以在 Windows, macOS 與 Linux 上使用,可以編譯 2.6, 2.7 與 3.3 至 3.7 版本的 CPython 語法。
我們對Python代碼的唯一調整是向每個變量添加類型信息。通常,我們可以在Python中聲明一個變量,如下所示:
x = 0.5
使用Cython,我們將為該變量添加一個類型:
cdef float x = 0.5
這告訴Cython我們的變量是浮點數,和C一樣。使用純Python,變量的類型是動態確定的。Cython中類型的顯式聲明是可以轉換為C的原因,因為需要顯式類型聲明+。
安裝Cython隻需要一行pip:
pip install cython
2、Cython的類型
使用Cython時,有兩種不同的類型,用於變量和函數。
對於變量,我們有:
cdef int a, b, c cdef char *s cdef float x = 0.5 (single precision) cdef double x = 63.4 (double precision) cdef list names cdef dict goals_for_each_play cdef object card_deck
請註意所有這些類型都來自C/C++!
對於功能:
def — regular python function, calls from Python only. cdef — Cython only functions which can't be accessed from python-only code i.e must be called within Cython cpdef — C and Python. Can be accessed from both C and Python
由此開始,我們要開啟加速瞭哦!準備好…
3、使用Cython加速代碼
我們要做的第一件事就是設置Python代碼基準:用於計算數字階乘的for循環。
原始Python代碼如下所示:
def test(x): y = 1 for i in range(x+1): y *= i return y
Cython相同功能看起來非常相似。確保Cython代碼文件使用 .pyx擴展名。代碼本身的唯一變化是我們需要提前聲明變量和函數的類型,示例代碼如下:
cpdef int test(int x): cdef int y = 1 cdef int i for i in range(x+1): y *= i return y
註意函數有一個cpdef來確保我們可以從Python調用它。另外還需要為函數中的所有變量設置類型從而告知C編譯器。
接下來,創建一個setup.py文件,該文件將Cython代碼編譯為C代碼:
from distutils.core import setup from Cython.Build import cythonize setup(ext_modules = cythonize('run_cython.pyx'))
並執行編譯:
python setup.py build_ext --inplace
搞定!我們的C代碼已經編譯好並且可以使用瞭。
在Cython代碼所在的文件夾中擁有運行C代碼所需的所有文件,包括run_cython.c文件,你盡可以進去仔細看個究竟。
現在,我們要測試全新超快速C代碼瞭!準備好瞭嗎?3、2、1、go!
import run_python import run_cython import time number = 10 start = time.time() run_python.test(number) end = time.time() py_time = end - start print("Python time = {}".format(py_time)) start = time.time() run_cython.test(number) end = time.time() cy_time = end - start print("Cython time = {}".format(cy_time)) print("Speedup = {}".format(py_time / cy_time))
Cython幾乎可以為任何原始Python代碼提供良好的加速,不需要做太多額外的工作。記住,你用的循環越多、處理的數據越多,Cython就越有幫助。
看看下表,其中顯示瞭Cython為不同的階乘值提供瞭多少速度。我們使用Cython獲得瞭超過36倍的加速!
到此這篇關於能讓Python提速超40倍的神器Cython詳解的文章就介紹到這瞭,更多相關Cython加速Python內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet!
推薦閱讀:
- 如何將Python編譯成C語言
- 如何讓python程序正確高效地並發
- pyx文件 生成pyd 文件用於 cython調用的實現
- 基於pyinstaller超級加密操作(加殼和轉c)
- Python .py生成.pyd文件並打包.exe 的註意事項說明