你讨厌 Python 有多慢吗? 这就是让它跑得更快的方法

Python 是一种非常棒的编程语言，也是作者选择的语言。在我看来，Python 是最好的语言学习，因为你正在慢慢地打破你的方式进入计算机科学和编程的世界。

然而，每种编程语言都有它的优点和缺点，这就是为什么我们有这么多优点和缺点的原因。不同的用例需要不同的设计和实现。正如我们所说，没有放之四海而皆准的解决方案。

Python 是一种用户友好、易于学习、免费使用、可移植和易于扩展的编程语言。它适合您的编程风格和需求，涵盖了从面向对象(OOP)到函数式编程方法的各种风格。

另一方面，Python 是一个直译语言语言，它可以设置代码执行速度的上限。它不是非常适合移动开发，它有内存问题，而且由于它是一种动态类型语言，您可以在运行时发现大多数错误。

但并非所有的希望都已破灭。我认为，最关键的问题是速度。但是为什么更快的运行时间这么重要呢？考虑机器学习的用例; 您需要实验和快速迭代。在处理大数据时，让函数在几秒钟内返回，而不是几分钟内返回，是至关重要的。如果您刚刚发明的新的闪亮的神经网络架构不能很好地工作，您应该能够迅速转移到您的下一个想法！

为了解决这个问题，我们可以用另一种语言(例如，c 或 c + +)编写要求高的函数，并利用特定的绑定从 Python 调用这些函数。这是许多数字库(例如 NumPy、 SciPy 等)或深度学习框架(例如 TensorFlow、 PyTorch 等)在 Python 中所做的事情。所以，如果你是一个数据科学家或机器学习工程师想要调用 CUDA 功能，这个故事是为你。我们开始吧！

编组

在这个过程中，我们必须采取的第一步是理解什么是编组，以及它是如何工作的。来自维基百科:

编组是将对象的内存表示转换为适合存储或传输的数据格式的过程。

为什么这对我们的主题很重要？要将数据从 Python 转移到 c 或 c + + ，Python 绑定必须将其转换为适于传输的形式。

在 Python 中，一切都是一个对象。一个整数使用多少字节的内存取决于您所安装的 Python 的版本和您的操作系统，以及其他因素。另一方面，c 中的 uint8 _ t 整数总是使用8位的总内存。因此，我们必须以某种方式调和这两种类型。

编组是 Python 绑定为我们解决的问题，但是在某些情况下我们可能需要介入。这个故事不会是这样的，但是我们会在后面的文章中遇到。

管理内存

C 和 Python 管理内存的方式不同。在 Python 中，当声明一个对象时，Python 会自动为其分配内存。当您不需要该对象时，Python 有一个垃圾收集器，可以销毁未使用或未引用的对象，将内存释放回系统。

在 c 语言中，情况完全不同。是你，程序员，必须分配内存空间来创建一个对象，然后又是你，必须将内存释放回系统。

我们应该考虑到这一点，在语言障碍的同一侧释放不再需要的任何内存。

一个简单的例子

我们现在已经到了准备把脚浸入水中的时候了。完成本节后，您就可以开始使用 Python 绑定和 c 语言了。这绝对是一个初学者教程，但我们将在后面的故事中更深入地讨论更复杂的示例。

你需要什么

对于这个故事，我们需要两样东西:

3.6或更高版本
Python 开发工具(例如 Python 3-dev 包)

C 源代码

为了简单起见，我们将创建并构建一个将两个数字相加的 c 库。复制下面的源代码:https://towardsdatascience.com/media/773f6c6255cbefe623b2fbf374e8ed43

接下来，我们需要编译源代码并构建一个共享库:

gcc -shared -Wl,-soname,libcadd -o libcadd.so -fPIC cadd.c

这个命令应该在你的工作目录文件夹中生成一个 libcadd.so 文件。现在你已经准备好进入下一步了。

使用 ctypes 打开 c 库

Ctypes 是 Python 标准库中创建 Python 绑定的工具。作为 Python 标准库的一部分，它非常适合我们的初学者教程，因为您不需要安装任何东西。

要从 Python 脚本中执行 c cadd 函数，请复制下面的源代码:https://towardsdatascience.com/media/277e7bca729f0dd6474e2a2448902fb8

在第7行中，我们创建了前面构建的 c 共享库的句柄。在第12行，我们声明 c cadd 函数的返回类型。这是至关重要的; 我们需要让 ctypes 知道如何对对象进行编组以传递它们，以及希望正确解组它们的类型。

第14行中的 y 变量也是如此。我们需要声明这是 float 类型的。最后，我们可以让 x 保持原样，因为默认情况下，ctypes 认为所有东西都是整数。

我们可以像执行其他 Python 脚本一样执行这个脚本:

python3 padd.py

结果就是一种魔法！

In cadd: int 6 float 2.3 returning  8.3
In Python: int: 6 float 2.3 return val 8.3

恭喜! 您已经从 Python 中调用了一个 c 库函数！

总结

Python 是一种用户友好、易于学习、免费使用、可移植和易于扩展的编程语言。

然而，它也有自己的弱点，其中最突出的就是速度。为了解决这个问题，我们可以用另一种语言(例如，c 或 c + +)编写要求高的函数，并利用特定的绑定从 Python 调用这些函数。

在本文中，我们使用了 ctypes，这是一个 Python 库，可以精确地做到这一点。我们可以从 Python 代码中调用一个 c 库并返回结果。我知道这个功能没有做任何要求，但这只是一个演示。让我们看看我们是否可以在以后的文章中做一些更具挑战性的事情！

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管理内存

一个简单的例子

你需要什么

C 源代码

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