提速 72 倍,在 Python 里面调用 Golang 函数
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2020-07-27 17:27
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我们知道,在涉及到大量 CPU 计算的时候,Python 的运行效率可能不如其他语言。今天我们讲一下如何直接用 Python 调用 Go 语言写的代码。
今天的文章内容需要使用 Linux 和 macOS 系统实现。或者你也可以使用 Windows 10自带的 WSL2 Linux子系统。
今天我们的测试代码还是递归版本的斐波那契数列计算函数,由于递归版本涉及到大量重复计算,所以运行速度极慢。用 Python 计算第40项,耗时36.6秒,如下图所示:
如果直接使用 Golang 来写相同的算法,速度会远远快于 Python——同样是计算第40项,只需要0.5秒,如下图所示:
那么,我们能不能使用 Golang 写一个计算斐波那契数列的递归函数,但是使用 Python 来调用这个函数呢?
实际上是可以的,我们只需要把 Golang 写的程序编译为.so
文件就可以在 Python 里面调用了。
首先修改一下我们的 Golang 代码,把计算斐波拉契数列的函数fib
的首字母改成大写。在 Golang 中,只有首字母大写的函数,才能被package
外面的代码调用。
修改以后的代码如下:
package main
import (
"C"
)
//export Fib
func Fib(n int) int {
if n == 1 || n == 2{
return 1
} else {
return Fib(n - 1) + Fib(n - 2)
}
}
func main() {}
需要注意的是,这里的注释//export Fib
不能省略,因为在编译成.so
文件的时候,编译器会寻找这个注释。同时,为了能正常编译,我们也必须导入C
这个包。
把代码保存为fib.go
,然后我们使用如下命令进行编译:
go build -buildmode=c-shared -o _fib.so fib.go
这条命令指定了编译模式为c-shared
,编译完成以后,当前文件夹下面会生成一个_fib.so
文件。这就是我们需要用 Python 载入的文件了。
下面,我们创建一个 Python 文件load.py
,代码如下:
import ctypes
import time
so = ctypes.cdll.LoadLibrary('./_fib.so')
fib = so.Fib
start = time.time()
result = fib(40)
end = time.time()
print(f'斐波那契数列第40项:{result},耗时:{end - start}')
在这段代码里面,通过 Python 自带的ctypes
模块,加载_fib.so
文件,然后提取出里面的Fib
函数。这个函数就是用递归方式计算斐波那契数列的函数了。同样是计算第40项,我们来看看耗时:
只需要0.5秒。耗时只有纯 Python 版本的 三十六分之一,也就是说,通过 Python 调用 Golang 的函数,速度是纯 Python 版本的72倍。
但需要注意的是,由于Golang 是静态强类型语言,定义函数的时候需要声明变量类型。如果你要导出的函数是字符串,那么变量类型需要改为*C.char
而不是简单的string
。这里涉及到 C 语言中的变量类型与 Golang 中变量类型的映射关系,可以参阅:cgo[1]。本文的例子中,由于整型比较特殊,直接使用int
就可以了。但其他的类型可能并没有这么简单。
参考资料
cgo: https://golang.org/cmd/cgo/
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