python - 如何在cython的函数参数中键入函数

Question

我做了一个在 python 中进行优化的函数(我们称之为 optimizer )。它需要将要优化的函数(我们称之为 objective )作为函数参数之一。 objective是一个接受一维 np.ndarray 的函数并返回 float数字(与 C++ 中的 double 相同？)。

我读过这篇 post ，但我不确定它是否真的和我的问题一样，当我使用 ctypedef int (*f_type)(int, str) 时，但我收到错误 Cannot convert 'f_type' to Python object在编译过程中。它仅适用于 C 函数吗？如何输入python函数？

编辑:我的代码看起来像:

cpdef optimizer(objective, int num_particle, int dim,
             np.ndarray[double, ndim=1] lower_bound,
             np.ndarray[double, ndim=1] upper_bound):

    cdef double min_value
    cdef np.ndarray[double, ndim=2] positions = np.empty((num_particle,dim), dtype=np.double)
    cdef np.ndarray[double, ndim=1] fitness = np.empty(num_particle, dtype=np.double)
    cdef int i, j

    # do lots of stuff not shown here
    # involve the following code:
    for i in range(num_particle):
        fitness[i] = objective(positions[i])

    return min_value

我想知道是否可以输入 objective使代码运行得更快。

Answer 1

我收到错误消息

Cannot convert Python object argument to type 'f_type'

我认为这比你声称得到的更有意义 - 你试图将一个 Python 对象传递给函数。请确保您报告的错误消息是您的代码实际生成的。您对 objective 类型的描述需要也与您显示的代码不匹配。

但是，一般来说:不，您不能给目标函数一个类型说明符来加速它。通用 Python 可调用对象比 C 函数指针携带更多信息(例如引用计数、任何闭包捕获变量的详细信息等)。

一种可能的替代方法是从 cdef class 继承。用合适的 cdef函数，因此您至少可以在特定情况下获得适当的性能:

# an abstract function pointer class
cdef class FPtr:
    cdef double function(self,double[:] x) except? 0.0:
        # I'm assuming you might want to pass exceptions back to Python - use 0.0 to indicate that there might have been an error
        raise NotImplementedError()

# an example class that inherits from the abstract pointer type    
cdef class SumSq(FPtr):
    cdef double function(self,double[:] x) except? 0.0:
        cdef double sum=0.0
        for i in range(x.shape[0]):
            sum += x[i]**2
        return sum

# an example class that just wraps a Python callable
# this will be no faster, but makes the code generically usable
cdef class PyFPtr(FPtr):
    cdef object f
    def __init__(self,f):
        self.f = f

    cdef double function(self,double[:] x) except? 0.0:
        return self.f(x) # will raise an exception if the types don't match

def example_function(FPtr my_callable):
    import numpy as np
    return my_callable.function(np.ones((10,)))

使用此 example_function(SumSq())按预期工作(并以 Cython 速度运行)； example_function(PyFPtr(lambda x: x[0]))按预期工作(可调用中没有 Cython 速度)； example_function(PyFPtr(lambda x: "hello"))按预期给出类型错误。