【进阶篇】Python+Go——带大家一起另寻途径提高计算性能

/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！