【进阶篇】Python+Go——带大家一起另寻途径提高计算性能
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/1 前言/
在上一篇文章中,【基础篇】Python+Go——带大家一起另寻途径提高计算性能,我们成功的通过Python调用Go代码,并且把计算密集的交给了Go来进行计算,虽然计算的很快,但是在获取返回值时,似乎有点让人诧异,并不是我们想象的那样子。
/2 造成返回值错误的原因是什么?/
在上一篇文章中,我们似乎都忘了一张图。
.go文件是Go的,不多说,.so是Python调用Go的文件,那.h文件是什么???似乎很没有存在感,我们的问题出,也就出在这个.h文件中,我们打开看一下
我们往下翻翻,会找到extern开头的声明,这个意思是将Go代码转为C代码一一对应的参数,可见,转为C的是GoInt类型,这个类型具体什么意思呢???再找找看。
在上面其实大概可以发现,GoInt其实就是GoInt64,GoInt64的类型是long long类型,这是玩意???
其实我们在Python中调用.so文件使用的是ctypes
模块,这个是有一个对应表的。
/3 Python,ctypes , c 类型对应表/
官网地址:
https://docs.python.org/3.5/library/ctypes.html
ctypes type | C type | Python type |
c_bool | _Bool | bool (1) |
c_char | char | 1-character bytes object |
c_wchar | wchar_t | 1-character string |
c_byte | char | int |
c_ubyte | unsigned char | int |
c_short | short | int |
c_ushort | unsigned short | int |
c_int | int | int |
c_uint | unsigned int | int |
c_long | long | int |
c_ulong | unsigned long | int |
c_longlong | __int64 or long long | int |
c_ulonglong | unsigned __int64 or unsigned long long | int |
c_size_t | size_t | int |
c_ssize_t | ssize_t or Py_ssize_t | int |
c_float | float | float |
c_double | double | float |
c_longdouble | long double | float |
c_char_p | char * (NUL terminated) | bytes object or None |
c_wchar_p | wchar_t * (NUL terminated) | string or None |
c_void_p | void * | int or None |
根据上述表格我们可以发现,在C中的long long类型对应的ctype类型是c_longlong。
所以我们需要在Python将.so中的返回值改一下,不能使用系统默认的了。代码如下:
from ctypes import *
import time
class StructPointer(Structure):
# 根据查表,C中的long long,对应的ctypes 是 c_longlong
# _fields_必须是[](列表)类型,里面写对应的类型,固定格式
_fields_ = [("p", c_longlong,),]
if __name__ == '__main__':
beginTime = time.time()
s = CDLL("s1.so") # 加载s1.so文件
s.run.restype = StructPointer # 声明.so的run函数返回值类型,固定格式
result = s.run(100000000) # 调用Go生成的.so文件里面的run函数
print("result:", result.p)# 此处需要调用.p来获取值,和 _fields_对应
endTime = time.time()
print("耗时:", endTime - beginTime)
再次执行:
可以看到,这次Python执行的结果和Go执行结果就一个样了。继续,换个数字试试看。
基本可以确定,这次是没问题了。
/4 如果返回的是字符串呢?/
Go代码
package main
import (
"C" //C必须导入
"fmt"
)
//export run
func run(n int) int{
/*
必须要export 函数名
//是注释的意思,相当于Python中的 #
我也是第一次见注释还有作用
*/
sum := 0
for i := 0; i < n; i++ {
sum += i
}
fmt.Println("我是Go代码,我跑完了,我的结果是:",sum)
return sum
}
//export speak
func speak(n int) string{
return "OMG 996好累呀,难得休息一天,好好休息"
}
func main() {
//main函数中什么都不要写,和包名main要对应
}
下面一起来理解.h文件。编译之后打开.h文件如下图所示:
可以看到,在extern的函数成了两个,但是他的返回值是GoString,继续找。
可以发现,其实GoString就是_GoString_,继续找。
这次是一个结构体,里面其实是两个值,不在是单独的long long了,那Python中的继承类也要改一下了。
下面基本同上。
完整代码如下:
from ctypes import *
import time
class StructPointer(Structure):
# 根据查表,C中的long long,对应的ctypes 是 c_longlong
# _fields_必须是[](列表)类型,里面写对应的类型,固定格式
_fields_ = [("p", c_longlong,),]
class StrPointer(Structure):
# typedef struct { const char *p; ptrdiff_t n; } _GoString_;
# ptrdiff_t == long long
_fields_ = [("p", c_char_p), ("n", c_longlong)]
if __name__ == '__main__':
beginTime = time.time()
s = CDLL("s1.so") # 加载s1.so文件
s.run.restype = StructPointer # 声明.so的run函数返回值类型,固定格式
result = s.run(100000798) # 调用Go生成的.so文件里面的run函数
print("result:", result.p)# 此处需要调用.p来获取值,和 _fields_对应
s.speak.restype = StrPointer
speakStr = s.speak()
# 返回的是字节类型,需要转字符串,返回的内容在.p中,.n是切的长度,后面会跟一些介绍,不需要
speakStr = str(speakStr.p[:speakStr.n], encoding="utf-8")
print("speak:",speakStr)
endTime = time.time()
print("耗时:", endTime - beginTime)
结果:
可以看到,调用Go代码成功的拿到了正确的字符串返回值,如果没有 .restype = StrPointer拿到的会是什么呢?拿到会和原来的一样,一堆数字,这里就不举栗子了。
/5 小结/
至此,基本上在Python调用Go代码上的大坑都解决了,最复杂的是返回字符串类型,查了很多相关资料才解决。
关于返回其他类型的Python的class怎么写,我相信已经难为不到你们了,最复杂的都解决了,最简单的还不会吗?(除字符串类型以外其他_fields_都是一个字段的)
我相信各位小伙伴学习能力还是很强的,人生苦短,Python当歌,加油,奥利给!
感谢你们的支持和鼓励,期待我们越来越好,周末愉快~
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