通过使用回调在Cython代码中封装C库(GSL)
我刚接触 cython
和 c
,想用 cython
来加速我的代码性能。我想在我的代码中使用 gsl_integration
库来进行积分。
更新:test_gsl.pyx
cdef extern from "math.h":
double log(double x) nogil
cdef extern from "gsl/gsl_math.h":
ctypedef struct gsl_function:
double (* function) (double x, void * params)
void * params
cdef extern from "gsl/gsl_integration.h":
ctypedef struct gsl_integration_workspace
gsl_integration_workspace * gsl_integration_workspace_alloc(size_t n)
void gsl_integration_workspace_free(gsl_integration_workspace * w)
int gsl_integration_qags(const gsl_function * f, double a, double b, double epsabs, double epsrel, size_t limit, gsl_integration_workspace * workspace, double *result, double *abserr)
cdef double do_callback(double x, void* params):
return (<MyCallback>params).eval(x)
cdef class MyCallback:
cdef double a
def __init__(self, a):
self.a = a
cpdef double eval(self, double x):
return self.a * log(x+1) * x
def call_gsl(self):
cdef gsl_integration_workspace* w =gsl_integration_workspace_alloc (1000)
cdef gsl_function F
F.function = &do_callback
F.params = <void*>self
cdef double result = 3, error = 5
gsl_integration_qags(&F, 0, 1, 0, 1e-7, 1000, w, &result, &error)
print result, error
gsl_integration_workspace_free(w)
这个 .pyx
文件是用下面的 setup.py
文件编译的,并且没有出现任何错误信息:
from distutils.core import setup
from distutils.extension import Extension
from Cython.Distutils import build_ext
import numpy
import sys
ext = Extension("test_gsl", ["test_gsl.pyx"],
include_dirs=[numpy.get_include(),
"/usr/include/"],
library_dirs=["/usr/lib/"],
libraries=["gsl"])
setup(ext_modules=[ext],
cmdclass = {'build_ext': build_ext})
甚至可以通过命令行来编译:
cython test_gsl.pyx
gcc -pthread -fno-strict-aliasing -g -O2 -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -Wstrict-prototypes -fPIC -I/vol/anaconda/lib/python2.7/site-packages -I/usr/include -I/vol/anaconda/include/python2.7 -c test_gsl.c `pkg-config --cflags gsl`
gcc -pthread -shared test_gsl.o -L/usr/lib -L/vol/anaconda/lib -lgsl -lgslcblas -lpython2.7 `pkg-config --libs gsl` -o test_gsl.so
但是当在 Python 中这样导入时,却出现了错误:
>>> import pyximport; pyximport.install()
(None, <pyximport.pyximport.PyxImporter object at 0x7f0c7e888150>)
>>> import gsl
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "/anaconda/lib/python2.7/site-packages/Cython-0.20.1-py2.7-linux-x86_64.egg/pyximport/pyximport.py", line 431, in load_module
language_level=self.language_level)
File "/anaconda/lib/python2.7/site-packages/Cython-0.20.1-py2.7-linux-x86_64.egg/pyximport/pyximport.py", line 210, in load_module
mod = imp.load_dynamic(name, so_path)
ImportError: Building module gsl failed: ['ImportError: /users/dalek/.pyxbld/lib.linux-x86_64-2.7/gsl.so: undefined symbol: gsl_integration_qags\n']
gsl_integration_qags
已经正确定义了,我不明白为什么还会出现这个错误?
2 个回答
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第一条规则:过早优化是万恶之源。
第二条规则:无论如何都要遵循第一条规则。
第三条规则:如果没有必要,就不要使用C++的复杂特性(相对于C来说的复杂性,包括类)。如果你在和C库混合使用C++时,这一点尤其重要。
在你的例子中,我看不出为什么需要使用C++类,特别是因为这样做会引入一个不必要的间接层(包装器)!如果你在用编译语言追求性能,避免不必要的步骤和间接层正是你想要的!你让自己的生活变得复杂,尤其是因为C语言中的GSL例程将完成你程序中99.9%的计算。为什么不直接使用像 cython-gsl 这样的东西,把你的代码简化成类似的形式(这是从cython-gsl示例文件夹中取的)。这样写更短、更简洁,我看不出为什么它的性能不好,尤其是考虑到Python并没有进行任何重的工作(假设函数foo()会被转换成C,这似乎是事实)!
from cython_gsl cimport *
ctypedef double * double_ptr ctypedef void * void_ptr
cdef double foo(double x, void * params) nogil:
cdef double alpha, f
alpha = (<double_ptr> params)[0]
f = log(alpha*x) / sqrt(x)
return f
def main():
cdef gsl_integration_workspace * w
cdef double result, error, expected, alpha
w = gsl_integration_workspace_alloc (1000)
expected = -4.0
alpha = 1
cdef gsl_function F
F.function = &foo
F.params = &alpha
gsl_integration_qags (&F, 0, 1, 0, 1e-7, 1000, w, &result, &error)
print "result = % .18f\n" % result
print "estimated error = % .18f\n" % error
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在用下面的命令编译之后:
cython test_gsl.pyx
gcc -m64 -pthread -fno-strict-aliasing -Wstrict-prototypes -DNDEBUG -g -fwrapv -O3 -Wall -fPIC -I/usr/include -I/vol/dalek/anaconda/include/python2.7 -c test_gsl.c -o build/temp.linux-x86_64-2.7/test_gsl.o
gcc -pthread -shared -L/usr/lib/ -L/vol/dalek/anaconda/lib -o test_gsl.so build/temp.linux-x86_64-2.7/test_gsl.o -lpython2.7 -lgsl -lgslcblas -lm
如果我在Python中导入 test_gsl
,而不使用 pyximport
,那它就能正常工作。因为 pyximport
不支持链接外部库。