如何使用C語言優(yōu)化Python代碼
今天小編給大家分享一下如何使用C語言優(yōu)化Python代碼的相關(guān)知識點(diǎn)，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。
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Cython 創(chuàng)建的 C 模塊可以加速 Python 代碼的執(zhí)行，這對使用效率不高的解釋型語言編寫的復(fù)雜應(yīng)用是很重要的。
Cython 是 Python 編程語言的編譯器，旨在優(yōu)化性能并形成一個擴(kuò)展的 Cython 編程語言。作為 Python 的擴(kuò)展，Cython 也是 Python 語言的超集，它支持調(diào)用 C 函數(shù)和在變量和類屬性上聲明 C 類型。這使得包裝外部 C 庫、將 C 嵌入現(xiàn)有應(yīng)用程序或者為 Python 編寫像 Python 一樣簡單的 C 語言擴(kuò)展語法變得容易。
Cython 一般用于創(chuàng)建 C 模塊來加速 Python 代碼的執(zhí)行。這在使用解釋型語言編寫的效率不高的復(fù)雜應(yīng)用中非常重要。
安裝 Cython
你可以在 Linux、BSD、Windows 或 macOS 上安裝 Cython 來使用 Python：
$ python -m pip install Cython
安裝好后，就可以使用它了。
將 Python 轉(zhuǎn)換成 C
使用 Cython 的一個好的方式是從一個簡單的 “hello world” 開始。這雖然不是展示 Cython 優(yōu)點(diǎn)的最好方式，但是它展示了使用 Cython 時發(fā)生的情況。
首先，創(chuàng)建一個簡單的 Python 腳本，文件命名為 hello.pyx（.pyx 擴(kuò)展名并不神奇，從技術(shù)上它可以是任何東西，但它是 Cython 的默認(rèn)擴(kuò)展名）：
print("hello world")接下來，創(chuàng)建一個 Python 設(shè)置腳本。一個像 Python 的 makefile 一樣的 setup.py，Cython 可以使用它來處理你的 Python 代碼：
from setuptools import setupfrom Cython.Build import cythonize setup( ext_modules = cythonize("hello.pyx"))最后，使用 Cython 將你的 Python 腳本轉(zhuǎn)換為 C 代碼：
$ python setup.py build_ext --inplace
你可以在你的工程目錄中看到結(jié)果。Cython 的 cythonize 模塊將 hello.pyx 轉(zhuǎn)換成一個 hello.c 文件和一個 .so 庫。這些 C 代碼有 2648 行，所以它比一個一行的 hello.pyx 源碼的文本要多很多。.so 庫也比它的源碼大 2000 倍（即 54000 字節(jié)和 20 字節(jié)相比）。然后，Python 需要運(yùn)行單個 Python 腳本，所以有很多代碼支持這個只有一行的 hello.pyx 文件。
要使用 Python 的 “hello world” 腳本的 C 代碼版本，請打開一個 Python 提示符并導(dǎo)入你創(chuàng)建的新 hello 模塊：
>>> import hellohello world
將 C 代碼集成到 Python 中
測試計算能力的一個很好的通用測試是計算質(zhì)數(shù)。質(zhì)數(shù)是一個比 1 大的正數(shù)，且它只有被 1 或它自己除后才會產(chǎn)生正整數(shù)。雖然理論很簡單，但是隨著數(shù)的變大，計算需求也會增加。在純 Python 中，可以用 10 行以內(nèi)的代碼完成質(zhì)數(shù)的計算。
import sys number = int(sys.argv[1])if not number <= 1: for i in range(2, number): if (number % i) == 0: print("Not prime") breakelse: print("Integer must be greater than 1")這個腳本在成功的時候是不會提醒的，如果這個數(shù)不是質(zhì)數(shù)，則返回一條信息：
$ ./prime.py 3$ ./prime.py 4Not prime.
將這些轉(zhuǎn)換為 Cython 需要一些工作，一部分是為了使代碼適合用作庫，另一部分是為了提高性能。
腳本和庫
許多用戶將 Python 當(dāng)作一種腳本語言來學(xué)習(xí)：你告訴 Python 想讓它執(zhí)行的步驟，然后它來做。隨著你對 Python（以及一般的開源編程）的了解越多，你可以了解到許多強(qiáng)大的代碼都存在于其他應(yīng)用程序可以利用的庫中。你的代碼越 不具有針對性，程序員（包括你）就越可能將其重用于其他的應(yīng)用程序。將計算和工作流解耦可能需要更多的工作，但最終這通常是值得的。
在這個簡單的質(zhì)數(shù)計算的例子中，將其轉(zhuǎn)換成 Cython，首先是一個設(shè)置腳本：
from setuptools import setupfrom Cython.Build import cythonize setup( ext_modules = cythonize("prime.py"))將你的腳本轉(zhuǎn)換成 C：
$ python setup.py build_ext --inplace
到目前為止，一切似乎都工作的很好，但是當(dāng)你試圖導(dǎo)入并使用新模塊時，你會看到一個錯誤：
>>> import primeTraceback (most recent call last): File "", line 1, in File "prime.py", line 2, in init prime number = sys.argv[1]IndexError: list index out of range
這個問題是 Python 腳本希望從一個終端運(yùn)行，其中參數(shù)（在這個例子中是要測試是否為質(zhì)數(shù)的整數(shù)）是一樣的。你需要修改你的腳本，使它可以作為一個庫來使用。
寫一個庫
庫不使用系統(tǒng)參數(shù)，而是接受其他代碼的參數(shù)。對于用戶輸入，與其使用 sys.argv，不如將你的代碼封裝成一個函數(shù)來接收一個叫 number（或者 num，或者任何你喜歡的變量名）的參數(shù)：
def calculate(number): if not number <= 1: for i in range(2, number): if (number % i) == 0: print("Not prime") break else: print("Integer must be greater than 1")這確實(shí)使你的腳本有些難以測試，因?yàn)楫?dāng)你在 Python 中運(yùn)行代碼時，calculate 函數(shù)永遠(yuǎn)不會被執(zhí)行。但是，Python 編程人員已經(jīng)為這個問題設(shè)計了一個通用、還算直觀的解決方案。當(dāng) Python 解釋器執(zhí)行一個 Python 腳本時，有一個叫 __name__ 的特殊變量，這個變量被設(shè)置為 __main__，但是當(dāng)它被作為模塊導(dǎo)入的時候，__name__ 被設(shè)置為模塊的名字。利用這點(diǎn)，你可以寫一個既是 Python 模塊又是有效 Python 腳本的庫：
import sys def calculate(number): if not number <= 1: for i in range(2, number): if (number % i) == 0: print("Not prime") break else: print("Integer must be greater than 1") if __name__ == "__main__": number = sys.argv[1] calculate( int(number) )現(xiàn)在你可以用一個命令來運(yùn)行代碼了：
$ python ./prime.py 4Not a prime
你可以將它轉(zhuǎn)換為 Cython 來用作一個模塊：
>>> import prime>>> prime.calculate(4)Not prime
以上就是“如何使用C語言優(yōu)化Python代碼”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家閱讀完這篇文章都有很大的收獲，小編每天都會為大家更新不同的知識，如果還想學(xué)習(xí)更多的知識，請關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。
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