我需要在 Cython 中使用 `nogil` 吗

Question

我有一些 Cython 代码，我想尽快运行。我需要释放 GIL 才能执行此操作吗？

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.zeros_like 行收到一大堆错误消息，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

我是否需要找到一种无需 GIL 即可调用 np.zeros_like 的方法？或者寻找其他不需要 GIL 的数组分配方式？

注意：这是一个自我回答的问题，旨在消除对 Cython 和 GIL 的一些常见误解（当然，我们也欢迎您回答！）。

第二个注意事项：我已经为 Cython 做出了足够多的贡献，所以我应该在这里注明（考虑到我要提出这个话题）

Answer 1

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Python的内部机制不受竞争条件的影响，通过确保只有一个Python线程能够运行一次。然而，仅仅持有 GIL 并不会降低你的代码速度。

你应该释放 GIL 的两个（相关）场合是：

使用 Cython's parallelism mechanism。例如 prange 循环的内容必须是 nogil.
如果您希望其他（外部）Python 线程能够同时运行。

一个。如果你有一个不需要 GIL 的大 computationally/IO-intensive 块，那么释放它可能是“礼貌的”，只是为了让你的代码用户想要进行多线程处理。但是，这主要是有用的，而不是必需的。

b。（非常、非常偶尔）有时用一个简短的 with nogil: pass 块来短暂释放 GIL 是有用的。这是因为 Cython 不会自发释放它（与 Python 不同），因此如果您正在等待另一个 Python 线程来完成任务，这可以避免死锁。除非您使用 Cython 编译 GUI 代码，否则这个子点可能不适用于您。

在没有 GIL 的情况下运行的 Cython 代码（不调用 Python，纯粹的 C 级数字操作）是经常一种运行有效的代码。这有时会给人这样的印象，即反过来是正确的，诀窍是释放 GIL，而不是他们运行ning 的实际代码。不要被这个误导 - 你的（单线程）代码将运行使用或不使用 GIL 的速度相同。

因此，如果您有一个很好的快速 Numpy 函数，它可以在大块数据上快速完成您想要的操作，但只能使用 GIL 调用，那么就调用它 - 没有坏处！

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

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

尽量不要经常这样做（getting/releasing 这需要时间，当然一次只能有一个线程运行ning 这个块）但同样这是做小事情的好方法Python 需要的操作。

我需要在 Cython 中使用 `nogil` 吗

Do I need to use `nogil` in Cython

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