屠龙之技! 使用Rust加速你的Python

zhangy233 • 2020 年 09 月 11 日

前言

默认读者已经习得 rust基础相关, 且掌握python基础语法

资料不多, 我也是小试牛刀

测试结果有一点疑问, 在长度越长的时候,使用指针操作数组,速度反而下降

函数参数做成泛型, 当在动态运行语言中运行的时候,性能较i32下降 3%(应该是打包so时编译器无法优化), 这里使用了 i32

1. 配置编译环境

1.1 创建rust模块cargo new handle --lib

1.2 添加相应包// Cargo.toml 添加

[lib]

name = "handle" // python中导入的名字,这里注意要和我们打包后的文件名一致

crate-type = ["cdylib"]

[dependencies.cpython] // rust打包python支持的so主要库

version = "0.5.*"

features = ["extension-module"]

2. rust代码实现// lib.rs

use cpython::{PyResult, Python, py_module_initializer, py_fn, PyList, PyObject, PyDict};

// 注意此处名称和文件名统一

py_module_initializer!(handle, |py, m| {

m.add(py, "__doc__", "This module is implemented in Rust.")?;

m.add(py, "sum_as_string", py_fn!(py, sum_as_string_py(a: i64, b:i64)))?; // 注册

m.add(py, "bubble1", py_fn!(py, bubble1(li:Vec)))?; // 注册

m.add(py, "bubble2", py_fn!(py, bubble2(li:Vec)))?; // 注册

Ok(())

});

fn sum_as_string(a:i64, b:i64) -> String { //

format!("{}", a + b).to_string()

}

fn sum_as_string_py(_: Python, a:i64, b:i64) -> PyResult {

let out = sum_as_string(a, b);

Ok(out)

}

// 做成泛型, 当在动态运行语言中运行的时候,性能较i32下降 3%(应该是打包so时编译器无法优化), 这里使用了 i32

fn bubble1(py: Python, mut li:Vec) -> PyResult>

{

let n = li.len();

for i in 0..n{

for j in 0..(n-i-1) {

if li[j] > li[j+1]{

let temp = li[j + 1];

li[j + 1] = li[j];

li[j] = temp;

}

}

}

Ok(li)

}

fn bubble2(py: Python, mut li:Vec) -> PyResult>

{

let li = &mut li;

let n = li.len();

for i in 0..n {

for j in 0..(n - i - 1) {

if li[j] > li[j + 1] {

let temp = li[j + 1];

li[j + 1] = li[j];

li[j] = temp;

}

}

};

Ok(li.to_vec())

}

2.1 buildcd handle

cargo build --release

cd target/release

mv ./libhandle.dylib ./handle.so // 注意编译之后需要手动重命名(!mac后缀为dylib需要改为so, win上为dll需要改为pyd)

python相关代码

条件: 长度1w 其内元素类型为i32类型的数组, 冒泡排序10次import random

import time

# 此处默认py文件和编译且改名后的handle文件在同一目录

from handle import bubble2,bubble1

def get_li():

li = []

for i in range(10000):

li.append(random.randint(1, 100))

return li

def bubbleSort(arr):

n = len(arr)

for i in range(n):

for j in range(0, n - i - 1):

if arr[j] > arr[j + 1]:

arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]

li = get_li()

st = time.perf_counter()

for i in range(10):

bubbleSort(li)

print(time.perf_counter() - st)

li = get_li()

st = time.perf_counter()

for i in range(10):

bubble1(li)

print(time.perf_counter() - st)

li = get_li()

st = time.perf_counter()

for i in range(10):

bubble2(li)

print(time.perf_counter() - st)python: 46.073884827

rust bubble1: 0.5787298269999965

rust bubble2: 0.9453265779999995

Demo文件