Rust 使 Python 函数速度提高 5000%

大家应该都听说过，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，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 Falsefor i in range(2, num):if num % i == 0:return Falsereturn Truedef find_nth_prime(n):# 寻找第N个质数。count = 0num = 1while count < n:num += 1if is_prime(num):count += 1return 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。
在这里插入图片描述

寻找第 N 个素数，Rust 实现

fn is_prime_rust(num: u32) -> bool {if num < 2 {return false;}for i in 2..num {if num % i == 0 {return false;}}true
}fn find_nth_prime_rust(n: u32) -> 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.rsuse 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.pyimport sys
from timeit import timeitfrom 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 = 100python_time_per_iter = timeit(lambda: find_nth_prime(n), number=ITERATIONS) / ITERATIONSrust_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()