一些标准 C 库数学运算不能与 noGIL 配合使用

Question

我有一个包含以下代码的 pyx 文件：

cimport cython
from libc.math cimport sqrt, abs
from libc.stdio cimport printf
from cython.parallel import prange

cdef double my_abs(double a):
    return sqrt(a*a)

cpdef loop(int a):
    cdef int i
    cdef int sum = 0
    for i in prange(a, nogil=True):
        printf("%s %i %s %f\n", "The square root of ", i, " is ", sqrt(i))
        #printf("%s %i %s %f\n", "The absolute value of ", i, " is ", abs(i))
        #printf("%s %i %s %f\n", "The absolute value of ", i, " is ", my_abs(i))
    return

当我取消注释循环中的两行中的任何一行时，编译失败。

1. 为什么 libc.math abs 函数不能与 nogil 配合得很好，而 sqrt、pow 等其他函数似乎可以？
2. 我必须在我的函数（和 .pxd 文件）中添加什么才能使它成为 nog​​il？我已尝试在此页面后添加https://lbolla.info/python-threads-cython-gil，但仍然无法编译。

这个问题类似于：

• Cython: How to print without GIL
• Which C functions are not gil-requiring in Cython?

提前致谢！

Answer 1

abs isn't in the C standard library math.h:

这些便利的 abs 重载不包括 C++。在 C 中，abs 仅在 in 中声明（并对 int 值进行操作）。

我有点惊讶 Cython 没有抱怨你 cimporting 一些不存在的东西，但它将使用 Python abs builtin（或可能稍微优化的 Cython 等效项）。

你想要fabs。

Answer 2

正如@DawidW 已经指出的那样，您应该使用math.h 中的fabs。

我想详细说明一下原因（据我了解）：

1. 这可能是一个错误：他们可以从任何地方cimportabs：cython、numpy 等等。或者根本不导入它 - 这仍然是内置的 abs。
2. Cython 尝试通过 C 对应的内置函数替换 Python 功能，整个列表 is here。根据输入的类型使用Python-abs、C-abs、fabs、fabsf等。

例如：

%%cython 
from numpy cimport abs  # just for fun, "cimport" abs from numpy!     
cdef do_abs(object o, int i, double d):
    print(abs(o))  
    print(abs(i))
    print(abs(d))

在这里，自动：

1. abs(o) 被翻译成__Pyx_PyNumber_Absolute（Python 的功能）
2. abs(i) 由stdlib.h 翻译成abs
3. abs(d) 从 math.h 转换为 fabs

在 2. 和 3. gil 的情况下不需要，但是从 Cython 的角度来看，Python-abs 正在使用中（即使它被映射到不同的函数），它没有被定义为“nogil”和因此需要 gil。

如果我们真的 cimport abs from clib.stdlib 会发生什么？

%%cython 
from libc.stdlib cimport abs
cdef do_abs(object o, int i, double d):
    print(abs(o))
    print(abs(i))
    print(abs(d))

我们得到：

1. Cython 尝试将 o 强制转换为 C 整数（在运行时可能会失败）并在其结果上调用 C-abs。
2. 使用 C-abs 表示整数 i
3. 无法编译，因为 Cython 阻止将 double 值用作整数（这是一件好事，因为 C 编译器只是将双精度值转换为整数（如果幸运的话，会发出警告））。

主要区别：使用 abs 作为整数参数现在允许 nogil。

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您的代码中有些无关的 cmets：

A.定义 cdef double my_abs(double a) nogil 以便能够将其用作 nogil 部分。

B.我不确定，当您将 python 对象作为 varargin 传递时，Cython 是否正确理解所有内容，因为它应该如何推断 Python 对象应该被强制转换为的正确类型？最好通过显式强制转换来帮助它，例如：

printf("%d %s", abs(i), <char *>"\n")