Python 我需要在Cython中使用'nogil'吗

我有一些Cython代码，我想尽快运行。我是否需要释放GIL才能执行此操作

假设我的代码与此类似：

import numpy as np

# trivial definition just for illustration!
cdef double some_complicated_function(double x) nogil:
    return x

cdef void func(double[:] input) nogil:
    cdef double[:] array = np.zeros_like(input)
    for i in range(array.shape[0]):
        array[i] = some_complicated_function(input[i])

我从

np.zero\u类似的
行中获得了大量错误消息，类似于：

nogilcode.pyx:7:40: Calling gil-requiring function not allowed without gil
nogilcode.pyx:7:29: Accessing Python attribute not allowed without gil
nogilcode.pyx:7:27: Accessing Python global or builtin not allowed without gil
nogilcode.pyx:7:40: Constructing Python tuple not allowed without gil
nogilcode.pyx:7:41: Converting to Python object not allowed without gil

我需要找到一种不用GIL调用
np.zero\u的方法吗？或者找到其他方法来分配不需要GIL的数组


注意：这是一个自我回答的问题，旨在澄清一些关于Cython和GIL的常见误解（当然，欢迎您也回答！）
否-您可能不需要发布GIL

GIL（全局解释器锁）的基本功能是确保一次只能运行一个Python线程，从而确保Python的内部机制不受竞争条件的影响。然而，仅仅持有GIL并不会降低代码的速度

应发布GIL的两种（相关）情况是：

使用。例如，
prange
循环的内容必须是
nogil


如果希望其他（外部）Python线程能够同时运行

a。如果您有一个不需要GIL的大型计算/IO密集型块，那么释放它可能是“礼貌的”，只是为了让希望执行多线程的代码用户受益。然而，这主要是有用的，而不是必要的

b。（非常，非常偶尔）有时使用nogil:pass
块短时间
释放GIL是有用的。这是因为Cython不会自动释放它（与Python不同），所以如果您正在等待另一个Python线程完成任务，这可以避免死锁。除非您使用Cython编译GUI代码，否则此子点可能不适用于您



可以在没有GIL的情况下运行的Cython代码（不调用Python，纯C级数值操作）通常是高效运行的代码。这有时给人的印象是相反的，诀窍是释放GIL，而不是他们正在运行的实际代码。不要被这一点误导——无论是否使用GIL，您的（单线程）代码都将以相同的速度运行

因此，如果您有一个很好的fast Numpy函数，它可以在一大块数据上快速执行您想要的操作，但只能使用GIL调用，那么只需调用它即可-不会造成任何伤害


最后一点：即使在
nogil
块（例如
prange
循环）内，如果需要GIL，也可以随时取回它：

with gil:
    ... # small block of GIL requiring code goes here

尽量不要经常这样做（获取/释放它需要时间，当然一次只能有一个线程运行此块）但同样，这也是在需要时执行小型Python操作的一种好方法。
与使Python调用像
zero一样
相比，您可以使用cython提供的numpy的C-API来获得适度的速度。因为您填充了每个值，所以您可以使
空的
数组而不是
zero
数组。很好的一点，这可能会有所帮助。我应该说，这个问题更多的是关于nogil在Cython中什么时候是有益的，而不是像np.zero那样的。很多人似乎都是从这样一个前提开始的，即一切都必须是
nogil
，而没有真正的理由，我想写一个好的答案来参考。“这有时会给人一种印象，那就是反过来是真的，诀窍是释放GIL，而不是他们正在运行的实际代码。”你对这种说法有多大信心？我记得我实现了树结构，在某些时候，在最基本的函数调用中使用“nogil”（而不是其他）显著加快了我的代码速度，而我的代码不是并行的或线程化的。已经有一段时间了，所以我可能是错的。@Oli我正在努力思考一种机制，在这种机制中，它可以产生很大的不同，所以“相当自信”。然而，我以前就错了！如果你有反例，我很想看看