ctypes 庫可以讓開發(fā)者借助C語言進(jìn)行開發(fā)。這個引入C語言的接口可以幫助我們做很多事情,比如需要調(diào)用C代碼的來提高性能的一些小型問題。通過它你可以接入Windows系統(tǒng)上的 kernel32.dll 和 msvcrt.dll 動態(tài)鏈接庫,以及Linux系統(tǒng)上的 libc.so.6 庫。當(dāng)然你也可以使用自己的編譯好的共享庫

我們先來看一個簡單的例子 我們使用 Python 求 1000000 以內(nèi)素數(shù)，重復(fù)這個過程10次，并計算運(yùn)行時間。

import math from timeit import timeit def check_prime(x): values = xrange(2, int(math.sqrt(x)) + 1) for i in values: if x % i == 0: return False return True def get_prime(n): return [x for x in xrange(2, n) if check_prime(x)] print timeit(stmt='get_prime(1000000)', setup='from __main__ import get_prime',
             number=10)

Output

42.8259568214

下面用C語言寫一個的 check_prime 函數(shù),然后把它當(dāng)作共享庫(動態(tài)鏈接庫)導(dǎo)入

#include <stdio.h> #include <math.h> int check_prime(int a)
{
    int c; for ( c = 2 ; c <= sqrt(a) ; c++ ) { if ( a%c == 0 ) return 0;
    } return 1;
}

使用以下命令生成 .so (shared object)文件

gcc -shared -o prime.so -fPIC prime.c

import ctypes import math from timeit import timeit
check_prime_in_c = ctypes.CDLL('./prime.so').check_prime def check_prime_in_py(x): values = xrange(2, int(math.sqrt(x)) + 1) for i in values: if x % i == 0: return False return True def get_prime_in_c(n): return [x for x in xrange(2, n) if check_prime_in_c(x)] def get_prime_in_py(n): return [x for x in xrange(2, n) if check_prime_in_py(x)]


py_time = timeit(stmt='get_prime_in_py(1000000)', setup='from __main__ import get_prime_in_py',
                 number=10)
c_time = timeit(stmt='get_prime_in_c(1000000)', setup='from __main__ import get_prime_in_c',
                number=10) print "Python version: {} seconds".format(py_time) print "C version: {} seconds".format(c_time)

Output

Python version: 43.4539749622 seconds
C version: 8.56250786781 seconds

我們可以看到很明顯的性能差距 這里 有更多的方法去判斷一個數(shù)是否是素數(shù)

再來看一個復(fù)雜點(diǎn)的例子 快速排序

mylib.c

#include <stdio.h> typedef struct _Range {
    int start, end;
} Range;

Range new_Range(int s, int e) {
    Range r;
    r.start = s;
    r.end = e; return r;
}

void swap(int *x, int *y) {
    int t = *x;
    *x = *y;
    *y = t;
}

void quick_sort(int arr[], const int len) { if (len <= 0) return;
    Range r[len];
    int p = 0;
    r[p++] = new_Range(0, len - 1); while (p) {
        Range range = r[--p]; if (range.start >= range.end) continue;
        int mid = arr[range.end];
        int left = range.start, right = range.end - 1; while (left < right) { while (arr[left] < mid && left < right)
                left++; while (arr[right] >= mid && left < right)
                right--;
            swap(&arr[left], &arr[right]);
        } if (arr[left] >= arr[range.end])
            swap(&arr[left], &arr[range.end]); else left++;
        r[p++] = new_Range(range.start, left - 1);
        r[p++] = new_Range(left + 1, range.end);
    }
}

gcc -shared -o mylib.so -fPIC mylib.c

使用ctypes有一個麻煩點(diǎn)的地方是原生的C代碼使用的類型可能跟Python不能明確的對應(yīng)上來。比如這里什么是Python中的數(shù)組？列表？還是 array 模塊中的一個數(shù)組。所以我們需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換

test.py

import ctypes import time import random

quick_sort = ctypes.CDLL('./mylib.so').quick_sort
nums = [] for _ in range(100):
    r = [random.randrange(1, 100000000) for x in xrange(100000)]
    arr = (ctypes.c_int * len(r))(*r)
    nums.append((arr, len(r)))

init = time.clock() for i in range(100):
    quick_sort(nums[i][0], nums[i][1]) print "%s" % (time.clock() - init)

Output

1.874907

與Python list 的 sort 方法進(jìn)行對比

import ctypes import time import random

quick_sort = ctypes.CDLL('./mylib.so').quick_sort
nums = [] for _ in range(100):
    nums.append([random.randrange(1, 100000000) for x in xrange(100000)])

init = time.clock() for i in range(100):
    nums[i].sort() print "%s" % (time.clock() - init)

Output

2.501257

至于結(jié)構(gòu)體，需要定義一個類，包含相應(yīng)的字段和類型

class Point(ctypes.Structure): _fields_ = [('x', ctypes.c_double),
                ('y', ctypes.c_double)]

除了導(dǎo)入我們自己寫的C語言擴(kuò)展文件，我們還可以直接導(dǎo)入系統(tǒng)提供的庫文件，比如linux下c標(biāo)準(zhǔn)庫的實(shí)現(xiàn) glibc

import time import random from ctypes import cdll
libc = cdll.LoadLibrary('libc.so.6') # Linux系統(tǒng) # libc = cdll.msvcrt # Windows系統(tǒng) init = time.clock()
randoms = [random.randrange(1, 100) for x in xrange(1000000)] print "Python version: %s seconds" % (time.clock() - init)
init = time.clock()
randoms = [(libc.rand() % 100) for x in xrange(1000000)] print "C version : %s seconds" % (time.clock() - init)

Output

Python version: 0.850172 seconds
C version : 0.27645 seconds

 

來自：http://dreamfever.ml/pythonli-yong-ctypesti-gao-zhi-xing-su-du/

標(biāo)簽： linux swap 代碼 開發(fā)者

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