Как ускорить Python с помощью C ?
Безусловно, Python хорош всем. Но иногда всё же хочется немножко побыстрее. Сначала совершаются попытки изменить алгоритмический подход. Но если и этого не хватает, то дело серьёзное, пора засучивать рукава и расчехлять С-компилятор.
Кстати говоря, эта необходимость не всегда бывает вызвана проблемами с производительностью. Иногда просто нужно вызывать какой-нибудь C-функционал из Python, чтобы, например, протестировать его. Есть разные варианты скрещивания Python и С в зависимости от навыков и потребностей.
Рассмотрим три способа
- Непосредственно писать на С, связываясь с Python через C API, который предоставляет CPython. Это путь для тех, кто неплохо владеет С и хочет иметь практически полный контроль над тем, что происходит. Но это возлагает на программиста ответственность за компиляцию, портируемость кода и даже за reference management объектов интерпретатора.
- Писать код, который транслируется в C. Обычно в данном случае подразумевает использование Cython. Любой Python-код = уже валидный Cython-код! Cython сгенерит (особенно с помощью аннотаций, за написание которых уже отвечает программист) С-код, по возможности применив различные оптимизации и обеспечив портируемость. Минусы тут следуют из плюсов: опять нужно компилировать, нужно учить новый синтаксис и инструменты. Есть еще SWIG, но он скорее полезен для тех случаев, когда есть необходимость сделать много binding’ов к одному С-коду.
- Писать код, который вызывает С-функции из разделяемых библиотек (shared libraries). Здесь многое зависит от того, насколько «развесистый» интерфейс необходимо вызывать. Для небольших вполне подходит ctypes – встроенного в CPython механизма. Проблема лишь в том, что описание вызываемых функций, передаваемых типов, кастинг и пр. – всё это крайне подвержено ошибкам. Да и читается это тяжело. Поэтому для сложных интерфейсов лучше подойдет cffi от создателей Pypy. Этой библиотеке не нужно всё объяснять, она сама многое выяснит, взглянув на .h-файл. Оба инструмента работают за счёт libffi, которая позволяет получить знание «как вызвать С-функцию», грубо говоря, объединив символы из разделяемой библиотеки и описание из .h-файла.
Есть вопрос? Напишите в комментариях!
