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jove1782

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[资源] Python使用C模块来提高性能

Python毕竟是解释型的语言，在复杂算法上的速度还是比C要差一点。另外大量的C的Library的重用也是一个很重要的话题。好在Python可以很容易的使用C编写的module来提高关键路径的性能和复用已有的C的Library。

OK，我们先来写个大整数乘法来看一下Python的性能。我对性能方面不是高手，这个例子不一定恰当。全当是个小实验。另外重点还是放在如何使用C编写的模块上。为了突出重点，就假设我们有C的Library的source code，或者C的module就是为了Python程序开发的。好，开始。先写个Python的实现。

#! /usr/bin/python

#main.py

import time
import timeP
import timeC

t1 = time.time()
timeP.time()
t2 = time.time()
timeC.time()
t3 = time.time()

print "ython module time: %f seconds" % (t2 - t1)
print "C module time: %f seconds" % (t3 - t2)

timeP是用Python写的Module，而timeC就是用C写的了。计算的内容都是一样的。

#! /usr/bin/python

#timeP.py

def time():
for i in range(0,100000):
      x = 123498
      y = 98082432
      z = x * y

在看C的module之前。我们要先学习几个基础知识。首先，每一个module都要告诉Python Interpreter到底这个模块有几个函数。这个是由"initMODULE_NAME"函数来实现的，其实就是把一个List作为参数传给Python/C API里的一个特殊函数做到的。
另外为了交换数据，c的module里的函数要以PyObject*作为返回类型，即使是不需要返回值的，也要返回Py_None，就是Python里的None啦。俺就是一开始没有注意，结果一直segmentation fault。

最后，一定要include Python.h（废话）

#include ;
#include "time_test.h"

///timeC.c
/// the wrapper for time_test.c
static PyObject* timeC_time()
{
time_test();
return Py_None;
}

static PyMethodDef timeCMethods[] = {
{"time",  timeC_time, METH_VARARGS,
      "Execute a shell command."},
{NULL, NULL, 0, NULL}       /* Sentinel, end of list of functions*/
};

PyMODINIT_FUNC inittimeC()
{
      Py_InitModule("timeC", timeCMethods);
}

这个module其实是一个C的Library（库的例子，没有这么mini的库啦，呵呵）的wrapper。我顺便把C的Library的code也贴在这里：

#ifndef _TIME_TEST_H
#define _TIME_TEST_H

extern void time_test();

#endif

#include "time_test.h"

///time_test.c
void time_test()
{
int x = 123498;
int y = 98082432;
int z = 0;
int i;
for (i = 0 ; i < 100 ; i++)
{
      z = x * y;
}
}

int main()
{
time_test();
return 0;
}

接下来该编译了（需要编译的语言好麻烦，:p）。Python提供了编译C的module的简单方法。就是写一个setup脚本：

#! /usr/bin/python

from distutils.core import setup, Extension

module1 = Extension('timeC', sources = ['timeC.c', 'time_test.c'])

setup (name = 'PackageName', version = '1.0', description = 'This is a demo package', ext_modules = [module1])

只要执行一下./setup.py build，就可以编译了。
编译好了之后，把生成的.so文件copy到当前目录。Run一下main.py看看结果。我的机器是P4 1.8, RHEL4WS。结果如下：

Python module time: 4.386378 seconds
C module time: 0.000432 seconds

[ Last edited by csfn on 2008-12-29 at 19:54 ]

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1楼2008-08-04 22:15:59

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