Python 如何在Cython中声明2D列表

我试图编译这种代码：

def my_func(double c, int m):
    cdef double f[m][m]

    f = [[c for x in range(m)] for y in range(m)]
    ...

其中提出：

Error compiling Cython file:
------------------------------------------------------------
def grow(double alpha, double beta, double gamma, int m, int s):
    cdef double f[m][m]
                     ^
------------------------------------------------------------
test.pyx:6:22: Not allowed in a constant expression

在此之后，我假设无法在指定位置使用变量，并尝试使用数值：

def my_func(double c, int m):
    cdef double f[500][500]

    f = [[c for x in range(500)] for y in range(500)]
    ...

但我得到：

Error compiling Cython file:
------------------------------------------------------------
    f = [[beta for x in range(500)] for y in range(500)]
     ^
------------------------------------------------------------
test.pyx:13:6: Assignment to non-lvalue 'f'

所以，我想知道如何在cython代码中声明和制作2D列表。我在谷歌搜索“Cython2D列表”的文档中找不到这种例子

这是一个由500个双精度C数组组成的C数组。这是500*500压缩双精度值（在本例中存储在堆栈上，除非Cython做了一些奇怪的事情），没有任何间接寻址，这有助于提高性能和缓存利用率，但显然增加了严格的限制。也许你想要这个，但是你应该先学习足够多的C来知道这意味着什么。顺便说一下，一个限制是大小必须是编译时常量（取决于C版本；C99和C10允许），这就是第一条错误消息的内容

如果您确实使用数组，则不会像您那样初始化

f

，因为这没有任何意义

f

已经是500x500个双变量，不能将数组作为一个整体分配给它（后一条错误消息正试图告诉您这一点）。特别是，列表理解创建了一个完整的Python列表对象（您也可以从Cython使用，请参见下文），其中包含完整的“装箱”Python对象（

float

对象，在本例中）。列表与C数组不兼容。将嵌套的

for

循环与项目分配一起用于初始化。最后，这样一个数组需要500*500*8字节，这几乎是2个MiB。在某些系统上，这比整个堆栈都大，而在所有其他系统上，这是堆栈的很大一部分，这是一个坏主意。您应该堆分配该数组

如果您使用Python列表，请注意，性能和内存使用不会有太大的改进（假设您的代码将主要处理该列表），尽管您可能会从中获得一些便利。您可以不使用

cdef

，或者使用

list

作为类型（

object

也应该可以，但是您从中什么也得不到，所以您最好省略它）

---

NumPy阵列可能更快、内存效率更高、使用更方便。如果您可以在NumPy操作方面实现算法的性能关键部分，则完全不需要使用Cython就可以获得所需的加速比。

不要在Cython中使用列表理解。由于它们创建常规python列表，所以没有加速。Wiki，您应该在Cython中使用动态分配，如下所示：

from libc.stdlib cimport malloc, free

def my_func(double c, int m):
    cdef int x
    cdef int y
    cdef double *my_array = <double *>malloc(m * m * sizeof(double))

    try:

        for y in range(m):
            for x in range(m):
                #Row major array access
                my_array[ x + y * m ] = c

        #do some thing with my_array

    finally:
       free( my_array )

来自libc.stdlib cimport malloc，免费
定义我的函数（双c，整数m）：
cdef int x
cdef int y
cdef double*my_数组=malloc（m*m*sizeof（double））
尝试：
对于范围内的y（m）：
对于范围（m）内的x：
#行主阵列访问
my_数组[x+y*m]=c
#用我的_数组做点什么
最后：
免费（我的_数组）

---

但是，如果你需要一个2D数组的python对象，建议你使用它。

好吧，如果我不使用声明，我会得到编译过的代码，所以我猜我的声明是错误的。你真的想要一个列表列表，还是2D C数组？是的，它就像是编写的一样。我正在尝试加速非常慢的Python代码，这些代码在这个（以及另外两个）列表的每个元素上循环。想象一下这有多慢，这是一个非此即彼的问题。您声明了一个2d C数组，但使用Python列表来初始化

f

，因此我试图找出您是否混淆了这两个数组（或者，正如您的语言所示，您甚至没有意识到这两个数组之间的差异），或者您想要一个特定的数组，只是使用了错误的语法。是的，学习Cython:）在文档中，我看到了对象，在我看来是Python列表，声明为

p[1000]

，所以我认为应该这样声明列表。我应该尝试声明还是不需要声明列表？我在这里看到了一个例子：谢谢你的解释。我想我应该找一本C书作为参考，同样的建议也可以通过浏览Cython文档得到。所以，在我进一步了解C类型和操作之前，我只在本例中使用list。我认为C数组应该更有效，但它们不能从Cython函数返回到Python代码，而只能在Cython代码内部使用？目前，加速比仅为3倍，但我将尝试更进一步，首先是Numpy和Cython，因为如果相信的话，使用Numpy数组代替列表并不能提高此示例代码的性能。感谢您的代码片段，但当我看到

malloc

和类似术语时，我只是感到害怕。我还没有做到这一点，对我来说使用f2py更容易，但很长一段时间以来我一直想从Cython开始。正如我回答的，我现在将尝试使用Cython和Numpy数组，而不是Cython和Python列表。谢谢

from libc.stdlib cimport malloc, free

def my_func(double c, int m):
    cdef int x
    cdef int y
    cdef double *my_array = <double *>malloc(m * m * sizeof(double))

    try:

        for y in range(m):
            for x in range(m):
                #Row major array access
                my_array[ x + y * m ] = c

        #do some thing with my_array

    finally:
       free( my_array )