Question

我想在Python中进行一些C语言计算模拟。例如，unsigned short，single precision float ...

ushort(0xffff) + 1 -> 0
0.1f * 0.1f -> ...

是否有一些库可以在Python中执行此操作？

我可以使用ctypes来创建unsigned short，single float，但是它们不能做数学运算：

a = c_uint16(0xffff)
b = c_uint16(0x01)
a+b -> TypeError

或者，我可以使用numpy：

>>> np.uint16(0xffff) + np.uint16(0x01)
Warning: overflow encountered in ushort_scalars
0

但与Python的正常计算相比，它非常慢：

>>> timeit.timeit("a+b", "import numpy as np;a=np.uint16(0xfffe);b=np.uint16(0x01)")
0.35577465681618037
>>> timeit.timeit("0xfffe+0x01")
0.022638104432360251
>>> timeit.timeit("np.uint16(0xfffe) + np.uint16(0x01)", "import numpy as np")
5.904765399236851

编辑：

>>> timeit.timeit("a+b", "a=0xfffe;b=0x01")
0.040062221014295574

Answer 1

编译0xfffe+0x01时，会将其折叠为常量65535。你没有计算加法所需的时间 - 你只是测量加载常数的时间：

>>> dis.dis(compile("0xfffe+0x01", "", "eval"))
  1           0 LOAD_CONST               2 (65535)
              3 RETURN_VALUE

添加NumPy标量比添加内置整数要慢，但它不会比纯Python更好。考虑使用Cython - 它将允许您声明类型并以C速度执行计算。或者，尝试在NumPy中矢量化代码（也就是说，如果速度真的很重要）。

Answer 2

您可以使用模%和2**sizeof（在您的情况下，2 ** 16或65536）为每个操作创建一个函数

def add(a, b, mod=2**16):
    return (a+b) % mod

def sub(a, b, mod=2**16):
    return (a-b) % mod

以及您需要的任何其他功能。

>>> add(0xffff, 1)
0
>>> sub(10, 20)
65526

请注意，这仅适用于无符号类型。对于已签名的，您可以使用用于修改的值的一半（即2 ** 15），并且必须在应用模数之前验证结果

如何在Python中进行C语言计算

2 个答案: