Cython数据类型

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Cython中，声明数据类型的主要是使用cdef语句，比如声明变量、函数和扩展静态类型等。

变量

首先启动Jupyter notebook，并导入Cython扩展: 

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$ jupyter notebook
In [1]: %load_ext Cython

声明变量类型时，在变量名前加入关键字cdef和类型，同一cdef语句中，可声明多个变量，还可对变量进行初始化,比如:

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cdef int i
cdef double i, j = 2.0, k =3.0

声明类型后，将有严格的类型检查，比如: 

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In [2]: %%cython
        cdef int i
        i = 2.0

该种行为将导致报错: 

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Error compiling Cython file:
------------------------------------------------------------
...
cdef int i
i = 2.0
   ^
------------------------------------------------------------

Cannot assign type 'double' to 'int'

当需要强制类型转换时，只需要使用<目标类型>: 

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In [2]: %%cython
        cdef int a = 1
        cdef double b
        b = <double> a
        print(b)
        1.0

以Fibonacci为例，看一下使用Cython后的速度提升: 

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In [2]: %%cython
        def fib_cython(n):
            cdef int a = 0, b = 1
            while b < n:
                print(b, end=' ')
                a, b = b, a + b
            print()

In [3]: def fib_python(n):
            a, b = 0, 1
            while b < n:
                print(b, end=' ')
                a, b = b, a + b
            print()

In [4]: %timeit fib_cython(10)
        %timeit fib_python(10)
        92 ns ± 0.652 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000000 loops each)
        285 ns ± 1.47 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000000 loops each)

函数

Cython中的函数，必须使用cdef语句声明函数的返回类型:

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cdef int max_cython(int a, int b):
    return a if a > b else b

但该种方式只能在Cython中使用，不过Cython可以定义在Python中调用且可转换为高性能C语言函数的函数，此时使用关键字cpdef将生成两个版本：可供解释器使用的Python版本；可在Cython中使用的快速的C语言函数: 

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cdef int max_cython(int a, int b):
    return a if a > b else b

类

声明扩展类型，需要使用cdef class语句，显式地声明要在编译期间使用的变量的类型。在类方法中访问声明的属性时，Cython将绕过开销很大的属性查找，直接访问底层C语言结构体中的指定字段。如果想要在Python代码中访问属性，必须在属性声明中使用限定符public或readonly。 

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In [5]：%%cython
        cdef class Point:
            cdef public double x
            cdef public double y
            def __init__(self, double x, double y):
                self.x = x
                self.y = y
                
        cdef double norm(Point p):
            return (p.x**2 + p.y**2)**0.5

In [6]: aim = Point(1.0, 2.0)
In [7]: aim.x
Out[7]: 1.0

Cython中有关变量、函数、类的学习暂时就这些😃

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