大家好,我是渔夫。
大家都知道,Rust 因其卓越的性能和安全性,正被越来越多的科技巨头采用,甚至白宫也推荐开发者使用Rust来构建关键软件。
今天,来深入学习一下,如何利用 Rust 来大幅提升你的 Python代码性能!
寻找第N个质数,Python实现
下列,编写一个 Python 函数来寻找第N个质数。
def is_prime(num):
# 检查一个数字是否为质数。
if num < 2:
return False
for i in range(2, num):
if num % i == 0:
return False
return True
def find_nth_prime(n):
# 寻找第N个质数。
count = 0
num = 1
while count < n:
num += 1
if is_prime(num):
count += 1
return num
python prime_finder.py 50当我在终端中执行命令时,获得的响应如下所示。
寻找第 N 个素数,Rust 实现
fn is_prime_rust(num: u32) -> bool {
if num u32 {
let mut count: u32 = 0;
let mut num: u32 = 1;
while count < n {
num += 1;
if is_prime_rust(num) {
count += 1;
}
}
num
}
在 Python 中集成 Rust 代码
步骤1:初始化我们的项目
$ mkdir rust_prime_funcs && cd rust_prime_funcs # 创建项目目录
$ python -m venv env # 创建Python虚拟环境
$ source ./env/Scripts/activate # 激活虚拟环境
第二步:安装Maturin
接下来,我们使用Maturin,这是一个帮助我们构建和发布带有pyo3、rust-cpython和CFFI绑定以及Rust二进制文件作为Python包的工具。
$ pip install maturin # 使用pip安装maturin
步骤3:使用Rust创建Python模块
在这一步中,我们使用Rust函数创建一个Python模块。
// rust_prime_funcs/src/lib.rs
use pyo3::prelude::*;
// Rust中的辅助函数
#[pyfunction]
fn is_prime_rust(num: u32) -> bool {
// ...(与上面Rust实现相同)
}
// Rust中的第N个质数查找函数
#[pyfunction]
fn find_nth_prime_rust(n: u32) -> u32 {
// ...(与上面Rust实现相同)
}
/// 用Rust实现的Python模块。
#[pymodule]
fn rust_prime_funcs(_py: Python, m: &PyModule) -> PyResult {
m.add_function(wrap_pyfunction!(find_nth_prime_rust, m)?)?;
Ok(())
}
第四步:构建Python模块
我们使用以下命令在终端构建Python模块。
$ maturin develop --release
步骤5:比较Python与Rust函数的性能
最后,我们比较两个函数的性能
# rust_prime_funcs/test/prime_finder.py
import sys
from timeit import timeit
from rust_prime_funcs import find_nth_prime_rust
# ...(Python代码与上面相同)
def main():
n = int(sys.argv[1])
# ...(Python代码与上面相同)
ITERATIONS = 100
python_time_per_iter = timeit(
lambda: find_nth_prime(n), number=ITERATIONS) / ITERATIONS
rust_time_per_iter = timeit(
lambda: find_nth_prime_rust(n), number=ITERATIONS) / ITERATIONS
# ...(Python代码与上面相同)
if __name__ == "__main__":
main()
让我们执行这段代码来比较性能。
Rust函数在寻找第N个质数时,比我们的Python实现快了5264.74%,或者说几乎是Python实现的53倍!
好了,今天又水了一篇,上面是在 Python 代码中使用 Rust 的简单示例,但有一些重要的库要么提供 Python 到 Rust 代码的绑定,要么完全用 Rust 编写。
未来AI时代,一定是注重安全性能,以及速度,一起加油了!