Cython(1)--基本概念

本文主要是介绍Cython(1)--基本概念，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

以下全来自于对《Cython：A Guide for Python Programmers》一书的学习。

cython最大的作用就是用来加速python代码。

cython是什么：

• Cython是融合python和c/c++的一种编程语言；
• cython编译器可以将Cython代码编程成c/c++。然后编译后可以被python当成扩展包进行调用。

Cython的美妙之处在于:它将Python的表达性和动态性与C的裸机性能（bare-metal performance）结合在一起，同时仍然感觉像Python。

1. 特点

• Cython代码里面可以写python代码，也就是说Cython可以理解python代码。
• 需要用cdef声明变量

2. 速度

总结：

1. 能用：循环密集、算术密集
2. 不能用：I/O密集

然后看分析：

速度快，可以看一下对比数据。

• 函数调用：fib(0)可以是看做函数调用的时间对比，fib(0)运行时主要消耗在调用相应语言中的函数所需的时间上;运行函数体的时间相对较短。从表1-1中可以看到，Cython生成的代码比调用Python函数快一个数量级，比手工编写的快两倍多.
• 循环：python中的循环相对c语言来说是非常慢的。加速循环Python代码的一个可靠的方法是找到方法将Python for和while循环移动到已编译的代码中，可以通过调用内置函数，也可以使用类似Cython的东西来完成转换。
• 数学操作：python在做算术运算的时候是不知道数据类型的，所以还需要去查找，但是c和cyhton是显示声明数据类型的。
• 堆栈与堆分配：在C级，动态Python对象完全是堆分配的。Python煞费苦心地智能地管理内存，使用内存池并内化常用的整数和字符串。但事实仍然是，创建和销毁对象——任何对象，甚至标量——都会增加处理动态分配内存和Python内存子系统的开销。因为Python浮动对象是不可变的，所以使用Python浮动的操作涉及到创建和销毁堆分配的对象。Cython版本的fib声明所有变量都是堆栈分配的C double。通常，堆栈分配比堆分配快得多。此外，C浮点数是可变的，这意味着for循环体在分配和内存使用方面更有效。

但是，值得注意的是，并不是所有Python代码在使用Cython编译时都能看到巨大的性能改进。前面的fib示例是有意对CPU进行限制的，这意味着所有的运行时都是在CPU寄存器内操作几个变量，几乎不需要移动数据。相反,如果这个函数内存约束(例如,添加两个大数组的元素),I / O绑定(例如,从磁盘读取大型文件),或网络绑定(例如,从一个FTP服务器下载文件),Python之间的性能差异,C, Cython可能显著降低(内存受限操作)或完全消失(I/O密集型或network密集型操作)。

当提高Python的性能是我们的目标时，帕累托原则就对我们有利:我们可以预期，一个程序大约80%的运行时间是由20%的代码造成的。这个原则的一个推论是，如果不进行分析，很难找到那20%。但是没有理由不分析Python代码，因为它的内置分析工具非常简单。在我们使用Cython改善性能之前，获取分析数据是第一步。

• 也就是说，如果我们通过分析确定程序中的瓶颈是由于I/O或网络限制造成的，那么我们就不能指望Cython在性能上有显著的改进。

3 用cython包装（wrapping）c语言

python调用c语言的方法。
下面给出的只是其中一种方式，是吧c语言分来开存放，还有一种方式，是写在一个文件里。

c代码：

// cfib.c
double cfib(int n) { int i; double a=0.0, b=1.0, tmp; for (i=0; i<n; ++i) {tmp = a; a = a + b; b = tmp; } return a; 
}

// cfib.h
double cfib(int n);

cython代码：

# wrap_fib.pyx
cdef extern from "cfib.h": double cfib(int n)def fib(n): 
"""Returns the nth Fibonacci number.""" return cfib(n)

最后经过编译就可以在python里面调用了from wrap_fib import fib。cython代码里面需要用定义一个包装（wrapping）函数来返回c定义的函数。

并且，因为Cython语言理解Python，并且可以访问Python的标准库，所以我们可以利用Python的所有强大功能和灵活性。

这篇关于Cython(1)--基本概念的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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