提速 72 倍，在 Python 里面調(diào)用 Golang 函數(shù)

我們知道，在涉及到大量 CPU 計算的時候，Python 的運行效率可能不如其他語言。今天我們講一下如何直接用 Python 調(diào)用 Go 語言寫的代碼。

今天的文章內(nèi)容需要使用 Linux 和 macOS 系統(tǒng)實現(xiàn)?；蛘吣阋部梢允褂?Windows 10自帶的 WSL2 Linux子系統(tǒng)。

今天我們的測試代碼還是遞歸版本的斐波那契數(shù)列計算函數(shù)，由于遞歸版本涉及到大量重復計算，所以運行速度極慢。用 Python 計算第40項，耗時36.6秒，如下圖所示：

如果直接使用 Golang 來寫相同的算法，速度會遠遠快于 Python——同樣是計算第40項，只需要0.5秒，如下圖所示：

那么，我們能不能使用 Golang 寫一個計算斐波那契數(shù)列的遞歸函數(shù)，但是使用 Python 來調(diào)用這個函數(shù)呢？

實際上是可以的，我們只需要把 Golang 寫的程序編譯為.so文件就可以在 Python 里面調(diào)用了。

首先修改一下我們的 Golang 代碼，把計算斐波拉契數(shù)列的函數(shù)fib的首字母改成大寫。在 Golang 中，只有首字母大寫的函數(shù)，才能被package外面的代碼調(diào)用。

修改以后的代碼如下：

package main
import (    "C")
//export Fibfunc Fib(n int) int {    if n == 1 || n == 2{        return 1    } else {        return Fib(n - 1) + Fib(n - 2)    }}
func main() {}

需要注意的是，這里的注釋//export Fib不能省略，因為在編譯成.so文件的時候，編譯器會尋找這個注釋。同時，為了能正常編譯，我們也必須導入C這個包。

把代碼保存為fib.go，然后我們使用如下命令進行編譯：

go build -buildmode=c-shared -o _fib.so fib.go

這條命令指定了編譯模式為c-shared，編譯完成以后，當前文件夾下面會生成一個_fib.so文件。這就是我們需要用 Python 載入的文件了。

下面，我們創(chuàng)建一個 Python 文件load.py，代碼如下：

import ctypesimport time

so = ctypes.cdll.LoadLibrary('./_fib.so')fib = so.Fib
start = time.time()result = fib(40)end = time.time()print(f'斐波那契數(shù)列第40項：{result}，耗時：{end - start}')

在這段代碼里面，通過 Python 自帶的ctypes模塊，加載_fib.so文件，然后提取出里面的Fib函數(shù)。這個函數(shù)就是用遞歸方式計算斐波那契數(shù)列的函數(shù)了。同樣是計算第40項，我們來看看耗時：

只需要0.5秒。耗時只有純 Python 版本的 三十六分之一，也就是說，通過 Python 調(diào)用 Golang 的函數(shù)，速度是純 Python 版本的72倍。

但需要注意的是，由于Golang 是靜態(tài)強類型語言，定義函數(shù)的時候需要聲明變量類型。如果你要導出的函數(shù)是字符串，那么變量類型需要改為*C.char而不是簡單的string。這里涉及到 C 語言中的變量類型與 Golang 中變量類型的映射關(guān)系，可以參閱：cgo^[1]。本文的例子中，由于整型比較特殊，直接使用int就可以了。但其他的類型可能并沒有這么簡單。

參考資料