wedge首先，在Python中声明变量的方式在Cython中同样可以使用，因为Python代码也是合法的Cython代码。a=[xforxinrange(12)]b=aa[3]=42.0assertb[3]==42.0a="xxx"assertisinstance(b,list)在Cython中，没有类型化的动态变量行为与Python中完全相同，b和a都通过赋值语句b=a指向同一个列表。在a[3]=42.0之后，b[3]==42.0也为真，因此断言成立。即使后面修改了a，也只是指向了一个新的对象，并调整了相应的引用计数。但是b完全不受影响，所以b还是指向了一个列表。这是完全合法有效的Python代码。对于静态类型变量，我们在Cython中用cdef关键字声明，如：cdefinticdefintjcdeffloatk#我们看到j=0i=jk=12.0j=2就像混合使用Python和C*Kasserti!=j除了上面的变量声明，其他的使用方法和Python一样。当然，对于简单的赋值，基本上所有的语言都是差不多的。但是Python的一些内置函数、类、关键字等是可以直接使用的，因为我们可以直接在Cython中编写Python代码，Cython是Python的一个超集。但是有一点需要注意：我们上面创建的变量i、j、k是C中的类型（int、float比较特殊，后面会解释），它们的含义最终要遵循C的标准。不仅如此，就连使用cdef声明变量的方式也是符合C标准的。cdefinti,j,kcdeffloatx,y#declareandassigncdefinta=1,b=2cdeffloatc=3.0,b=4.1而且在函数内部，cdef也是缩进的，他们声明变量也是局部变量.deffoo():#这里的cdef是函数内部缩进的cdefinticdefintN=2000#a没有初始值，默认为0，即0.0cdeffloata,b=2.1cdef也可以使用类似以Python上下文管理器的方式。deffoo():#这种声明方式也是可以的#完全等同于上面的方式cdef:intiintN=2000floata,b=2.1#但是声明变量的时候要注意缩进#Python是对的缩进是有讲究的，它指定了范围#所以Cython在语法上还是保留了Python的风格，所以使用cdef声明变量非常简单，格式：cdef类型变量名。当然，你也可以同时赋初值。一旦使用了cdef静态声明，后面给变量赋值的时候就不能为所欲为了，比如：#如果是动态声明，下面这些都是合法的#a可以指向任何对象，没有limita=123a=[]#但是如果是静态声明#那么b的类型必须是整数cdefintb=123#给a赋值一个list会导致编译错误b=[]#编译错误也是因为在编译阶段就可以检测到类型并分配内存，所以执行速度会很快。static和const如果你懂C，想一想：假设你想在函数中返回一个指向局部变量的指针，并且在接收到该指针后，你仍然可以访问该指针指向的值，你应该怎么做这次？我们知道C函数中的变量是在栈上分配的（没有使用malloc函数，而是直接创建了一个变量），函数结束后变量对应的值就被销毁了，所以即使返回一个指针在这一次是没有意义的。虽然有时候，指针返回后，指向的内存仍然可以访问，但这只是目前使用的编译器比较笨，在编译时没有检测到。如果是更高级的编译器，访问时会报段错误或打印出错误的值；而更高级的编译器甚至不允许指针返回，因为指针指向的内存已经被回收了，那你要这个指针干什么？所以指针不允许返回。而如果要这样做，只需要在变量声明前加上static关键字，比如staticinti，这样变量i就不会分配到栈区，而是分配到数据区。数据区变量的生命周期不会随着函数的结束而结束，而是随着整个程序的结束而结束。不幸的是，static不是有效的Cython关键字，因此我们不能在Cython中声明C静态变量。除了static，C中还有一个const，用来声明常量。一旦使用了const声明，比如constinti=3，那么这个i以后就不能修改了。Cython中支持const，但是只能在定义函数参数的时候使用，我们在介绍函数的时候再说。所以C的static和const目前在Cython中不需要过多关注。C类型我们在上面声明变量的时候，指定的类型是int和float，而int和float在Python和C中都有使用，那么它用的是谁的呢？其实就是上面说的，用到了C的int和float。至于原因，我们以后再说。Cython可以使用的C类型不仅有int和float，还有short、int、long、unsignedshort、longlong、size_t、ssize_t等基本类型，声明变量的方式是cdef类型变量名。声明时可能会或可能不会分配初始值。除了基本类型外，还支持指针、数组、定义的类型别名、结构体、社区、函数指针等，我们稍后会详细说明。Cython的自动类型推断Cython也会自动对函数体中没有类型声明的变量进行类型推断。比如在for循环中，所有浮点数相加，不涉及其他类型的变量，那么Cython会自动对变量进行类型推断，在推断的时候，你会发现这个变量可以优化为静态类型的double.但是程序显然不能针对动态类型语言进行非常智能的优化。默认情况下，Cython只会在确认这样做不会改变代码块的语义后才执行类型推断。看一个简单的函数：defautomatic_inference():i=1d=2.0c=3+4jr=i*d+creturnr在这个例子中，Cython将标记分配给变量i,c,r的值是一个通用的Python对象。尽管这些对象的类型与C的类型具有高度相似性，但Cython保守地推断i可能无法用C的整数类型表示（C的整数有范围，而Python没有并且可以是无限的），因此它将作为符合Python代码语义的Python对象。对于d=2.0，可以自动推断为Cdouble，因为Python浮点数对应的值存储在最底层的double中。所以最后，对于开发者来说，变量d看起来像是一个Python对象，但是Cython在执行的时候会把它当作一个Cdouble来处理，以提高性能。这就是为什么即使我们编写纯Python代码，Cython编译器也可以优化，因为它会推断。但显然，我们不应该让Cython编译器推断，而应该明确指定变量的类型。当然，如果你非要让Cython编译器去猜测，也是可以的，你也可以使用infer_types编译器指令，让Cython在某些可能改变Python语义的情况下，有更大的空间去推断一个变量的类型代码。cimportcython@cython.infer_types(True)defmore_inference():i=1d=2.0c=3+4jr=i*d+creturnr这里出现了一个新的关键字cimport，它的含义我们后面会说，你只需要知道它和import关键字一样，是用来导入模块的。然后我们通过装饰器@cython.infer_types(True)开始了相应的类型推断，这就给Cython留下了更多的猜测空间。当Cython支持更多推理时，变量i将被类型化为C整数；d和之前一样是double，c和r都是复数变量，复数还是使用Python的复数类型。但请注意：这并不意味着启用infer_types后一切都会好起来的；我们知道，在不指定infer_types的情况下，Cython推断类型显然是在保证程序正确执行的情况下最安全的优化方式，不能为了优化而优化。它会导致程序出错。显然，在正确性和效率之间，正确性是第一位的。但是由于C的整型存在溢出问题，Cython不会擅自使用。但是我们通过infer_types启用更多类型推断，让Cython在不改变语义的情况下使用C的类型。但是它不知道溢出的问题，所以在这种情况下，我们有责任确保不会发生溢出。对于一个函数，如果启用了这种类型推断，我们可以使用infer_types装饰器。但同样，我们应该手动指定类型而不是让Cython编译器猜测，因为我们是代码编写者，我们最了解类型。所以infer_types装饰器在工作中并不常用，如果想提高速度，必须提前显式指定变量的类型。总结以上就是在Cython中如何使用cdef关键字静态声明一个变量。提前指定类型非常重要。一旦确定了类型，生成的机器码数量就会少很多，从而提高速度。C类型变量的计算速度比Python快很多，这也是为什么int和float会选择C类型的原因。除了int和float，Cython也支持其他类型的C，包括复杂结构如作为指针、结构和社区。但是C的整数类型有个问题，就是它有一个范围，我们在使用的时候一定要保证它不会溢出。因此，Cython在自动进行类型推断时，只要可以改变语义，它就不会擅自使用C整数，即使分配的整数很小。这时候可以使用infer_types装饰器，给Cython留出更多的猜测空间。但同样，我们不应该让Cython编译器猜测，是否溢出由我们来决定。如果你能保证整数不会超过int所能表示的最大范围，那么就把变量声明为int；如果无法表示int，则使用longlong；如果不能表示，那就没办法了，只能用PythonInteger。Python整数的使用方式是直接动态声明，不用cdef。所以如果要声明一个变量为整型，可以直接使用ssize_t，相当于longlong。在工作中，很少有整数能超过ssize_t的最大范围。#需要保证赋给a的整数#不会超过ssize_t可以表示的最大范围cdefssize_ta#b可能非常非常大，也可能是负数#连ssize_t都不能表示#此时动态声明是必须的，但是很少遇到这么大的整数b=...同样，提前指定类型对提高速度有非常重要的作用。因此，在声明变量时一定要指定类型，尤其是涉及到数值计算时。只是此时使用的是C的类型，需要额外考虑整数溢出的情况，但如果声明类型为ssize_t，则很少会出现溢出。以上是cdef的用法，以上就是本次分享的全部内容。想了解更多python知识，请前往公众号：Python编程学习圈，发“J”免费领取，每日干货分享
