파이썬의 성능 향상을 위한 PyO3 활용 방법

10 Nov 2023

python

파이썬은 매우 강력하고 유연한 프로그래밍 언어이지만, 때로는 프로그램의 실행 속도가 느려질 수 있습니다. 이럴 때는 C나 C++과 같은 네이티브 언어로 작성된 확장 모듈을 사용하면 파이썬의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이번 글에서는 PyO3를 사용하여 파이썬의 성능을 향상시키는 방법에 대해 알아보겠습니다.

PyO3란?

PyO3는 파이썬과 C/C++를 이용하여 파이썬 확장 모듈을 만들 수 있는 유용한 라이브러리입니다. PyO3는 CPython 인터프리터에 직접 접근할 수 있는 API를 제공하여 파이썬 코드와 C/C++ 코드를 원활하게 혼합하여 사용할 수 있게 해줍니다. PyO3를 사용하면 네이티브 코드의 성능을 활용하면서 파이썬의 편리한 기능들을 계속해서 사용할 수 있습니다.

PyO3의 사용법

PyO3 설치

먼저, PyO3를 설치해야 합니다. 다음 명령어를 사용하여 PyO3를 설치할 수 있습니다.

$ pip install pyo3

확장 모듈 작성

PyO3를 사용하여 확장 모듈을 작성해보겠습니다. 아래는 간단한 예제 코드입니다.

use pyo3::prelude::*;

#[pymodule]
fn my_module(_py: Python, m: &PyModule) -> PyResult<()> {
    #[pyfn(m, "add")]
    fn add_py(a: usize, b: usize) -> usize {
        a + b
    }

    m.add_function::<_, Py<PyFn>>(add_py)?;
    Ok(())
}

#[pymodule]
fn my_module(_py: Python, m: &PyModule) -> PyResult<()> {
    #[pyfn(m, "multiply")]
    fn multiply_py(a: usize, b: usize) -> usize {
        a * b
    }

    m.add_function::<_, Py<PyFn>>(multiply_py)?;
    Ok(())
}

/// 모듈 초기화
#[pymodule]
fn my_module(py: Python, m: &PyModule) -> PyResult<()> {
    m.add_function(wrap_pyfunction!(add_py, m)?)?;
    m.add_function(wrap_pyfunction!(multiply_py, m)?)?;

    Ok(())
}

#[pymodule]
fn my_module(py: Python, m: &PyModule) -> PyResult<()> {
    m.add_function(wrap_pyfunction!(add_py, m)?)?;
    m.add_function(wrap_pyfunction!(multiply_py, m)?)?;

    Ok(())
}

#[pymodule]
fn my_module(py: Python, m: &PyModule) -> PyResult<()> {
    m.add_function(wrap_pyfunction!(add_py, m)?)?;
    m.add_function(wrap_pyfunction!(multiply_py, m)?)?;

    Ok(())
}

/// 모듈 초기화
#[pymodule]
fn my_module(py: Python, m: &PyModule) -> PyResult<()> {
    m.add_function(wrap_pyfunction!(add_py, m)?)?;
    m.add_function(wrap_pyfunction!(multiply_py, m)?)?;

    Ok(())
}

확장 모듈 빌드

확장 모듈을 빌드하려면 Cargo.toml 파일을 만들어야 합니다. 다음은 Cargo.toml 파일의 예시입니다.

[package]
name = "my_module"
version = "0.1.0"
edition = "2018"

[dependencies]
pyo3 = { version = "0.15.1", features = ["extension-module"] }

모듈 빌드를 위해 다음 명령어를 사용하여 setup.py 파일을 만듭니다.

from setuptools import setup
from setuptools_rust import RustExtension

setup(
    name="my_module",
    version="0.1",
    rust_extensions=[RustExtension("my_module.my_module")],
    packages=["my_module"],
    zip_safe=False,
)

파이썬에서 사용

빌드한 확장 모듈을 파이썬에서 사용하는 방법은 다음과 같습니다.

import my_module

result = my_module.add(3, 5)
print(result)  # 8

result = my_module.multiply(2, 4)
print(result)  # 8

마치며

PyO3를 사용하면 C나 C++로 작성된 네이티브 코드와 파이썬 코드를 쉽게 혼합하여 사용할 수 있습니다. 이를 통해 파이썬의 성능을 향상시킬 수 있으며, 복잡한 작업을 간편하게 처리할 수 있습니다. PyO3에 대한 자세한 내용은 PyO3 공식 문서를 참고하십시오.

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