Question

我有一个外部库，可以计算给定函数的最小值，例如minima。说它的标题给我一个功能

double[] minimizer(ObjFun f)

标题定义

typedef double (*ObjFun)(double x[])

我为这个库生成了Cython包装器。我现在想给用户参数化函数，具体来说，我想写一个函数

def getFunction(double q11, double q12, double q22):
    cdef f(double x[]):
        return x[0]*x[0]*q11 + 2*x[0]*x[1]*q12 +  x[1]*x[1]*q22
return f

用户使用其参数（q11，q12，q22）调用以获取可用作C优化库的回调的函数。

（上面的例子是设计和简化的，在Cython中这样做的重点是我想要几乎C高效的回调来提供给库。）

在C中无法做到这一点，正如我在其他问题中所观察到的那样。但在Cython中我可以编译：

cdef class Quadratic:
    cdef double q11
    cdef double q12
    cdef double q22
    def __cinit__(self, double a, double b, double c):
        self.q11 = a
        self.q12 = b
        self.q22 = c
    cdef f(self, double x[]):
        return self.q11*x[0]*x[0] + self.q12*x[0]*x[1] + self.q22*x[1]*x[1]

（我还没有尝试使用像这样的生成函数作为库的输入。）

我的问题 - 此评估中是否存在Python开销？我想让参数化函数几乎与用C编写的函数一样高效。

如果可以的话，Cython如何实现这一目标？

Answer 1

（除非这是Cython的一个非常新的补充），这个不是有效的Cython代码，并且无法工作。错误

让我失败了

此处不允许使用C函数定义

原因在于 - 正如您已经知道的那样 - 它是C的真正限制：Cython没有有效的C代码可以生成以创建闭包。原因是C需要能够在运行时动态生成一个函数来访问闭包变量，这在标准C中是不可能的。

这有三种方式（至少）两种。首先（也可能是最明智的）你改变接口以接受数据指针：

double[] minimizer(ObjFun f, void* data)

与

typedef double (*ObjFun)(double x[], void* data)

（最小化程序将data传递给f。）如果您使用的是外部库，则无法进行此更改，但如果您做出此更改，我会感到惊讶它没有使用这样的东西 - 它是标准解决方案。

第二种方法是使用ctypes将Python可调用转换为C函数指针。这通过在运行时动态生成机器代码以匹配C调用约定来解决问题（因此可以通过禁止使内存可执行的安全功能来阻止）。我在this answer的后半部分展示了如何执行此操作的基本示例。（我确定我有另一个更全面的答案显示这个，但我现在无法找到它。）

使用ctypes涉及合理数量的Python开销，这是不可避免的。

（已编辑添加）模拟闭包的第三个选项（有点令人不满意）是将数据存储在全局变量中：

# at global scope
q11 = 1.2
q22 = 3.2
q33 = 4.0

cdef double f(double x[]):
    # as before

最大的限制是你一次只能使用f的一个版本，所以你不能并行或类似地运行，但考虑到可以接受的约束。

关于你的cdef类版本：调用它非常有效但是它实际上有一个签名：

`double (*)(Quadratic*, double [])`

因此它不适合您的minimizer函数定义的界面。

Cython拥有“一流的功能对象” - 它们的效率如何？他们有Python开销吗？

1 个答案: