Tại sao python không biên dịch được

Chọn một trang web để nhận nội dung đã dịch nếu có và xem các sự kiện và ưu đãi tại địa phương. Dựa trên vị trí của bạn, chúng tôi khuyên bạn nên chọn.

Bạn cũng có thể chọn một trang web từ danh sách sau

Làm thế nào để có được hiệu suất trang web tốt nhất

Chọn trang Trung Quốc [bằng tiếng Trung hoặc tiếng Anh] để có hiệu suất trang tốt nhất. Các trang web quốc gia khác của MathWorks không được tối ưu hóa cho các lượt truy cập từ vị trí của bạn

Cú pháp

>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

import cython

Khái niệm cơ bản về Cython¶

Bản chất cơ bản của Cython có thể được tóm tắt như sau. Cython là Python với kiểu dữ liệu C

Cython là Python. Hầu như bất kỳ đoạn mã Python nào cũng là mã Cython hợp lệ. [Có một vài Hạn chế , nhưng phép tính gần đúng này tạm thời. ] Trình biên dịch Cython sẽ chuyển đổi nó thành mã C để thực hiện các lệnh gọi tương đương với API Python/C.

Nhưng Cython còn hơn thế nữa, bởi vì các tham số và biến có thể được khai báo theo kiểu dữ liệu C. Mã thao tác giá trị Python và giá trị C có thể được tự do trộn lẫn với nhau, với các chuyển đổi diễn ra tự động bất cứ khi nào có thể. Bảo trì số lượng tham chiếu và kiểm tra lỗi của các hoạt động Python cũng tự động và toàn bộ sức mạnh của các phương tiện xử lý ngoại lệ của Python, bao gồm các câu lệnh thử ngoại trừ và thử cuối cùng, có sẵn cho bạn – ngay cả khi đang thao tác với dữ liệu C.

Cython Xin chào thế giới¶

Vì Cython có thể chấp nhận hầu hết mọi tệp nguồn python hợp lệ, một trong những điều khó nhất khi bắt đầu chỉ là tìm cách biên dịch tiện ích mở rộng của bạn

Vì vậy, hãy bắt đầu với con trăn kinh điển xin chào thế giới

print["Hello World"]

Lưu mã này vào tệp có tên

>>> import helloworld
Hello World

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup[
    ext_modules = cythonize["helloworld.pyx"]
]

Để sử dụng điều này để xây dựng tệp Cython của bạn, hãy sử dụng các tùy chọn dòng lệnh

________số 8

Điều này sẽ để lại một tệp trong thư mục cục bộ của bạn có tên là

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

Xin chúc mừng. Bây giờ bạn đã biết cách xây dựng tiện ích mở rộng Cython. Nhưng cho đến nay, ví dụ này không thực sự mang lại cảm giác tại sao một người lại muốn sử dụng Cython, vì vậy hãy tạo một ví dụ thực tế hơn

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

4. Biên dịch Cython dành cho nhà phát triển¶

Nếu mô-đun của bạn không yêu cầu bất kỳ thư viện C bổ sung nào hoặc thiết lập bản dựng đặc biệt, thì bạn có thể sử dụng mô-đun pyximport, do Paul Prescod phát triển ban đầu, để tải. pyx trực tiếp khi nhập mà không phải chạy tệp

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

Mô-đun Pyximport cũng có hỗ trợ biên dịch thử nghiệm cho các mô-đun Python bình thường. Điều này cho phép bạn tự động chạy Cython trên mọi. pyx và. py mà Python nhập vào, bao gồm thư viện chuẩn và các gói đã cài đặt. Cython vẫn sẽ không biên dịch được nhiều mô-đun Python, trong trường hợp đó, cơ chế nhập sẽ chuyển sang tải các mô-đun nguồn Python thay thế. Các. cơ chế nhập py được cài đặt như thế này.

>>> import helloworld
Hello World

Lưu ý rằng không nên để Pyximport mã xây dựng ở phía người dùng cuối khi mã này kết nối với hệ thống nhập của họ. Cách tốt nhất để phục vụ người dùng cuối là cung cấp các gói nhị phân dựng sẵn ở định dạng đóng gói bánh xe.

Fibonacci Fun¶

Từ hướng dẫn Python chính thức, một hàm fibonacci đơn giản được định nghĩa là

>>> import helloworld
Hello World

Bây giờ làm theo các bước cho ví dụ Hello World, trước tiên chúng ta đổi tên tệp để có một. pyx, giả sử là

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

Xây dựng tiện ích mở rộng với cùng một lệnh được sử dụng cho helloworld. pyx

________số 8

Và sử dụng tiện ích mở rộng mới với

print["Hello World"]

Số nguyên tố¶

Đây là một ví dụ nhỏ cho thấy một số điều có thể được thực hiện. Đó là một thói quen để tìm số nguyên tố. Bạn cho nó biết bạn muốn bao nhiêu số nguyên tố và nó trả về chúng dưới dạng danh sách Python

Python nguyên chấtCython

số nguyên tố. py ¶

print["Hello World"]

print["Hello World"]

số nguyên tố. pyx ¶

print["Hello World"]

print["Hello World"]

Bạn sẽ thấy rằng nó bắt đầu giống như một định nghĩa hàm Python bình thường, ngoại trừ tham số

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

Bây giờ, hãy đi sâu vào cốt lõi của chức năng

Python nguyên chấtCython

print["Hello World"]

print["Hello World"]

print["Hello World"]

print["Hello World"]

Các dòng 2, 3, 11 và 12 sử dụng chú thích biến để xác định một số biến C cục bộ. Kết quả được lưu trữ trong mảng C

>>> import helloworld
Hello World

print["Hello World"]

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup[
    ext_modules = cythonize["helloworld.pyx"]
]

Dòng 2 và 3 sử dụng câu lệnh

>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

Ghi chú

Bạn không thể tạo các mảng rất lớn theo cách này, bởi vì chúng được cấp phát trong lệnh gọi hàm C stack , đây là một lệnh khá quý giá và . Để yêu cầu các mảng lớn hơn hoặc thậm chí là các mảng có độ dài chỉ được biết khi chạy, bạn có thể tìm hiểu cách sử dụng hiệu quả Cấp phát bộ nhớ C , Python arrays or NumPy arrays with Cython.

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup[
    ext_modules = cythonize["helloworld.pyx"]
]

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup[
    ext_modules = cythonize["helloworld.pyx"]
]

Như trong C, khai báo một mảng tĩnh yêu cầu biết kích thước tại thời điểm biên dịch. Chúng tôi đảm bảo rằng người dùng không đặt giá trị trên 1000 [hoặc chúng tôi sẽ gặp lỗi phân đoạn, giống như trong C]

Python nguyên chấtCython

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup[
    ext_modules = cythonize["helloworld.pyx"]
]

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup[
    ext_modules = cythonize["helloworld.pyx"]
]

Khi chúng tôi chạy mã này từ Python, chúng tôi phải khởi tạo các mục trong mảng. Điều này được thực hiện dễ dàng nhất bằng cách điền nó bằng số 0 [như đã thấy ở dòng 8-9]. Mặt khác, khi chúng ta biên dịch cái này với Cython, mảng sẽ hoạt động như trong C. Nó được phân bổ trên ngăn xếp lệnh gọi hàm với độ dài cố định là 1000 mục chứa dữ liệu tùy ý từ lần cuối bộ nhớ đó được sử dụng. Sau đó, chúng tôi sẽ ghi đè lên các mục đó trong tính toán của chúng tôi

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup[
    ext_modules = cythonize["helloworld.pyx"]
]

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup[
    ext_modules = cythonize["helloworld.pyx"]
]

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup[
    ext_modules = cythonize["helloworld.pyx"]
]

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup[
    ext_modules = cythonize["helloworld.pyx"]
]

Các dòng 11-13 thiết lập một vòng lặp while sẽ kiểm tra các ứng cử viên số thành số nguyên tố cho đến khi tìm thấy số lượng số nguyên tố cần thiết

from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize

setup[
    ext_modules = cythonize["helloworld.pyx"]
]

$ python setup.py build_ext --inplace

Các dòng 15-16, cố gắng chia một ứng cử viên cho tất cả các số nguyên tố được tìm thấy cho đến nay, được đặc biệt quan tâm. Bởi vì không có đối tượng Python nào được tham chiếu, vòng lặp được dịch hoàn toàn sang mã C và do đó chạy rất nhanh. Bạn sẽ nhận thấy cách chúng tôi lặp qua mảng

>>> import helloworld
Hello World

$ python setup.py build_ext --inplace

$ python setup.py build_ext --inplace

Vòng lặp được dịch thành vòng lặp C nhanh và hoạt động giống như lặp qua danh sách Python hoặc mảng NumPy. Nếu bạn không cắt mảng C bằng

>>> import helloworld
Hello World

$ python setup.py build_ext --inplace

$ python setup.py build_ext --inplace

Nếu không xảy ra ngắt, điều đó có nghĩa là chúng tôi đã tìm thấy số nguyên tố và khối mã sau dòng 20 của

>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

$ python setup.py build_ext --inplace

$ python setup.py build_ext --inplace

Ở dòng 26, trước khi trả về kết quả, chúng ta cần sao chép mảng C của mình vào danh sách Python, vì Python không đọc được mảng C. Cython có thể tự động chuyển đổi nhiều loại C từ và sang các loại Python, như được mô tả trong tài liệu về chuyển đổi loại , vì vậy chúng tôi có thể sử dụng cách hiểu danh sách đơn giản tại đây để . Bạn cũng có thể lặp lại thủ công trên mảng C và sử dụng

>>> import helloworld
Hello World

Bạn sẽ nhận thấy rằng chúng tôi khai báo một danh sách Python giống hệt như trong Python. Vì biến

>>> import helloworld
Hello World

Cuối cùng, ở dòng 27, một câu lệnh return Python bình thường trả về danh sách kết quả

Python nguyên chấtCython

tổng hợp số nguyên tố. py với trình biên dịch Cython tạo ra một mô-đun mở rộng mà chúng ta có thể dùng thử trong trình thông dịch tương tác như sau

tổng hợp số nguyên tố. pyx với trình biên dịch Cython tạo ra một mô-đun mở rộng mà chúng ta có thể dùng thử trong trình thông dịch tương tác như sau

$ python setup.py build_ext --inplace

Xem, nó hoạt động. Và nếu bạn tò mò về khối lượng công việc mà Cython đã tiết kiệm cho bạn, hãy xem mã C được tạo cho mô-đun này

Cython có một cách để trực quan hóa nơi diễn ra tương tác với các đối tượng Python và C-API của Python. Đối với điều này, hãy chuyển tham số

>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

Python nguyên chấtCython

Nếu một dòng màu trắng, điều đó có nghĩa là mã được tạo không tương tác với Python, vì vậy sẽ chạy nhanh như mã C bình thường. Màu vàng càng đậm thì càng có nhiều tương tác Python trong dòng đó. Những dòng màu vàng đó thường sẽ hoạt động trên các đối tượng Python, đưa ra các ngoại lệ hoặc thực hiện các loại hoạt động cấp cao hơn những gì có thể dễ dàng dịch sang mã C đơn giản và nhanh chóng. Việc khai báo và trả về hàm sử dụng trình thông dịch Python nên các dòng đó có màu vàng là hợp lý. Tương tự đối với việc hiểu danh sách vì nó liên quan đến việc tạo đối tượng Python. Nhưng dòng

>>> import helloworld
Hello World

Chúng tôi có thể thấy rằng một số kiểm tra xảy ra. Vì Cython mặc định hành vi của Python nên ngôn ngữ này sẽ thực hiện kiểm tra phép chia trong thời gian chạy, giống như Python đã làm. Bạn có thể hủy kích hoạt các kiểm tra đó bằng cách sử dụng chỉ thị trình biên dịch .

Bây giờ hãy xem liệu chúng ta có tăng tốc độ ngay cả khi có kiểm tra bộ phận không. Hãy viết cùng một chương trình, nhưng bằng Python

primes_python. py / primes_python_compiled. py ¶

$ python setup.py build_ext --inplace

Có thể lấy một tệp

>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

Python nguyên chấtCython

$ python setup.py build_ext --inplace

>>> import helloworld
Hello World

Bây giờ chúng ta có thể đảm bảo rằng hai chương trình đó xuất ra các giá trị giống nhau

>>> import helloworld
Hello World

Có thể so sánh tốc độ bây giờ

>>> import helloworld
Hello World

Phiên bản cythonize của

>>> import helloworld
Hello World

• Trong chương trình này, rất ít tính toán xảy ra ở mỗi dòng. Vì vậy, chi phí hoạt động của trình thông dịch python là rất quan trọng. Sẽ rất khác nếu bạn tính toán nhiều ở mỗi dòng. Sử dụng NumPy chẳng hạn

• Vị trí dữ liệu. Có khả năng sẽ có nhiều thứ hơn có thể phù hợp với bộ đệm CPU khi sử dụng C so với khi sử dụng Python. Bởi vì mọi thứ trong python là một đối tượng và mọi đối tượng được triển khai dưới dạng từ điển, nên điều này không thân thiện lắm với bộ đệm

Thông thường tốc độ tăng từ 2x đến 1000x. Nó phụ thuộc vào mức độ bạn gọi trình thông dịch Python. Như mọi khi, hãy nhớ lập hồ sơ trước khi thêm các loại ở mọi nơi. Việc thêm các loại làm cho mã của bạn khó đọc hơn, vì vậy hãy sử dụng chúng một cách có chừng mực

Số nguyên tố với C++¶

Với Cython, cũng có thể tận dụng lợi thế của ngôn ngữ C++, đáng chú ý là một phần của thư viện chuẩn C++ có thể nhập trực tiếp từ mã Cython

Hãy xem mã của chúng ta sẽ như thế nào khi sử dụng vector từ thư viện chuẩn C++

Ghi chú

Vector trong C++ là cấu trúc dữ liệu triển khai danh sách hoặc ngăn xếp dựa trên mảng C có thể thay đổi kích thước. Nó tương tự như loại

>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

Python nguyên chấtCython

>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

Cảnh báo

Mã được cung cấp ở trên / trên trang này sử dụng thư viện gốc bên ngoài [không phải Python] thông qua

>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

>>> import helloworld
Hello World

Dòng đầu tiên là chỉ thị của trình biên dịch. Nó yêu cầu Cython biên dịch mã của bạn thành C++. Điều này sẽ cho phép sử dụng các tính năng của ngôn ngữ C++ và thư viện chuẩn C++. Lưu ý rằng không thể biên dịch mã Cython thành C++ bằng pyximport. Bạn nên sử dụng

>>> import pyximport; pyximport.install[]
>>> import helloworld
Hello World

Bạn có thể thấy rằng API của vectơ tương tự như API của danh sách Python và đôi khi có thể được sử dụng làm thay thế thả xuống trong Cython

Tại sao Python không thể được biên dịch?

Python có thể được biên dịch không?

Python có được biên dịch nhanh như C không?