Cython

Cython
Logo
Originalni naziv	engl. Cython
Izgovara se	Sajton
Model	programski jezik
Autor(i)	Robert Bredšo, Stefan Behnel
Licenca	Apache Licenca
Veb-sajt	http://cython.org

Programski jezik Cython je nadskup Pajtona sa interfejsom strane funkcije za pozivanje C/C++ rutina i sposobnošću da deklariše statični tip podrutinskih parametara i rezultata, lokalnih promenljivih, i svojstava klasa.

Pregled

Cython je kompajlovan jezik koji generiše module ekstenzija CPython-a. Ovi moduli ekstenzija onda mogu biti učitani i korišćeni od strane običnog Pajton koda korišćenjem import naredbi. Cython je napisan u Pajtonu i radi na sistemima Microsoft Windows, Linuks, i Mac OS X, proizvodeći izvorne fajlove kompatibilne sa CPython 2.4 do 3.4.

Radi tako što proizvodi standardan Pajton modul. Ali, ponašanje se razlikuje od standardnog Pajtona u tom modulu koda, prvobitno napisanog u Pajtonu, je preveden u C. Dok je rezultujući kod brz, on pravi puno poziva u CPython interpretatoru i koristi CPython standardne biblioteke da izvrše sav posao. Ovakav način rada je sačuvao prilično dosta vremena u razvoju Cython-a, ali moduli imaju zavisnost na Pajton interpretator i standardnu biblioteku.

Iako je većina koda zasnovana na C-u, mali deo loudera napisan u interpretatoru Pajtona je obično neophodan (osim ako je cilj da se napravi louder potpuno napisan u jeziku C, što može zahtevati rad sa nedokumentovanim unutrašnjostima CPython-a). Ali, ovo nije glavni problem zbog prisustva intepretatora Pajtona.

Primer programa

Hello World in Cython

Primer hello world programa za Cython je složeniji nego u drugim jezicima jer dolazi u dodir sa Pajton C API i distutils ekstenzijom. Barem tri fajlova je potrebno za osnovni projekat:

•  setup.py fajl da pozove distutils proces koji generiše modulacionu ekstenziju
• Glavni pajton program da učita modulacionu ekstenziju
• Cython izvorne fajlove

Sledeći kod demonstrira proces gradnje i pokretanja:

# hello.pyx - Python Module, this code will be translated to C by Cython.
def say_hello():
    print "Hello World!"

# launch.py - Python stub loader, loads the module that was made by Cython.
# This code is always interpreted, like normal Python.
# It is not compiled to C.

import hello
hello.say_hello()

# setup.py - unnecessary if not redistributing the code, see below
from distutils.core import setup
from Cython.Build import cythonize

setup(name = 'Hello world app',
      ext_modules = cythonize("*.pyx"))

Ove komande grade i pokreću program:

$ python setup.py build_ext --inplace
$ python launch.py

Istorija

Cython je derivat jezika Pireks, i podržava više karakteristika i optimizacija nego Pireks.

Cython je forkovan iz Pireksa tokom 2007. od strane programera Sejdž paketa kompjuterske algebre, jer nisu bili zadovoljni Pireksovim ograničenjima i nisu mogli dobijati zakrpe prihvaćene od Pireksovog održavaoca Grega Evinga, koji je imao predstavu o mnogo manjem obimu svog alata nego što su to Sejdž programerili mislili. Oni su zatim forkovali Pireks kao SageX. Kada su saznali da ljudi preuzimaju Sejdž samo da bi dobili SageX, i programeri drugih paketa (uključućuji Stefana Behnela, koji je održavao XML biblioteku LXML) su takođe održavali forkove Pireksa, SageX se podelio na Sejdž projekat i uvrstio sa cython-lxml da postane Cython.

Primer

Cython fajlovi imaju .pyx ekstenziju. Na prvi pogled, Cython kod izgleda identično kao kod Pajtona. Ali, tamo gde Pajton je dinamično napisan, u Cython-u, upisivanje može biti opciono obezbeđeno, omogućavajući unapređene performanse, dozvoljavajući petlje da budu konvertovane u C petlje kada je to mogućel. Na primer:

def primes(int kmax): # The argument will be converted to int or raise a TypeError.
    cdef int n, k, i  # These variables are declared with C types.
    cdef int p[1000]  # Another C type
    result = []  # A Python type
    if kmax > 1000:
        kmax = 1000
    k = 0
    n = 2
    while k < kmax:
        i = 0
        while i < k and n % p[i] != 0:
            i = i + 1
        if i == k:
            p[k] = n
            k = k + 1
            result.append(n)
        n = n + 1
    return result

Statični tipovi deklaracija i Performanse

Cython program koji implementira isti algoritam kao i odgovarajući Pajton program može trošiti manje račinarskih resurasa kao što su memorija i ciklusi procesovanja zbog razlika između CPython-a i Cython modela izvršenja. U jednu ruku, osnovni Pajton program je učitan i izvršen od strane CPython virtualne mašine, tako da i vreme pokretanja kao i sam program troše resurse. U drugu ruku, Cython program je kompajlovan u kodu C-a, koji je dalje kompajlovan u mašinski kod, tako da virtuelna mašina se samo koristi privremeno kada se program učitava.

Cython sadrži:

• Optimistične optimizacije
• Interfejs unosa (opciono)
• Niski opšti troškovi u kontroli struktura
• Niski opšti troškovi u zvanju funkcija

Pošto je C osrednji jezik po težini, performanse će zavisiti od C kompajlera.

Korišćenost

Cython je posebno popularan kod naučnih korisnika Pajtona, gde ima "savršenu publiku" prema rečima Pajton programera Gvido van Rosum. Istaknujući:

• Besplatan softver Sejdž sistema kompjuterske algebre zavisi od Cython-a, i za performanse i za dodirivanje sa drugim bibliotekama.
• Veći deo naučno kompjuterskih biblioteka SciPy, pandas i scikit-learn su napisani u Cython-u.
• Neki popularni sajtovi kao što je Quora koriste Cython

Cython-ov domen nije ograničen samo na numeričko izračunavanje. Na primer, lxml XML alatka je napisana najviše u Cython-u, i kao njegov prethodnik Pireks, Cython se koristi da se obezbedi Pajtonu bajnding za mnoge C i C++ biblioteke kao što je biblioteka razmenjeivanja poruka ZeroMQ. Cython takođe može biti korišćen da se napravi paralelna obrada za mašine višejezgarnih procesora; ova karakteristika koristi biblioteku OpenMP.

Vidi još

• PyPy

Literatura

• Smith, Kurt (2015). Cython: A Guide for Python Programmers. O'Reilly Media. ISBN 978-1-4919-0155-7.