【進階篇】Python+Go－帶大家一起另尋途徑提升運算效能

    在上一篇文章中，我們成功的透過Python呼叫Go程式碼，並且把計算密集的交給了Go來進行計算，雖然計算的很快，但是在取得回傳值時，似乎有點讓人詬異，並不是我們想像的那樣子。

#/2 造成回傳值錯誤的原因是什麼？ /

        上篇文章中，我們似乎都忘了圖。

    .go檔案是Go的，不多說，.so是Python呼叫Go的文件，那.h文件是什麼？ ？ ？似乎很沒有存在感，我們的問題出，也就出在這個.h檔中，我們打開看一下

    我們往下翻翻，會找到extern開頭的聲明，這個意思是將Go代碼轉為C代碼一一對應的參數，可見，轉為C的是GoInt類型，這類型具體什麼意思呢？ ？ ？再找找看。

#

    在上面其實大概可以發現，GoInt其實就是GoInt64，GoInt64的類型是long long類型，這是玩意？ ？ ？

    其實我們在Python中呼叫.so檔案使用的是<span style="font-size: 18px;">ctypes</span>#模組，這個是有一個對應表的。

#/3 Python，ctypes , c 類型對應表/

官網位址：

#

https://docs.python.org/3.5/library/ctypes.html

#c_longdouble##c_longdoublefloat

##ctypes 類型	#C 型別	Python 類型
#c_bool	_Bool	bool (1)
#c_char	char	#1 字元位元組物件
c_wchar	wchar_t	1 字元字串
c_byte	char	#int
c_ubyte	無符號字元	int
c_short	short	int
c_ushort	#無符號短整數	int
c_int	#int	##int
c_uint	#無符號整數	int
c_long	長	int
######### ##### #####c_ulong####	##unsigned 長	int
c_longlong	#__int64 或long long	int
c_ulonglong
	unsigned __int64 或unsigned long long	int
c_size_t	#size_t	int
#c_ssize_t		######################################## ssize_t 或py_ssize_t############int##################c_float############float## ## ＃＃＃＃＃＃＃＃漂浮＃＃＃
c_double	#double	float

####### ######c_char_p############char *（NUL 終止）############bytes 物件或None########## #########c_wchar_p############wchar_t *（NUL 終止）############string 或None######## ##########c_void_p############void *###########int 或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！

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