今回はPythonからRustを呼び出して
超高速化する方法についてです。

解説動画はこちら






Python-Rust連携の方法


早速手順を見ていきましょう。

なおGoogle ColabでのRust-Python連携方法になります。
自前のPCだとかだと、少し手順は変わってきます。


まず初めはColab内に必要なものをインストールします

# Rust をインストール
!curl https://sh.rustup.rs -sSf | sh -s -- -y -q
import os
os.environ["PATH"] = f"{os.environ['HOME']}/.cargo/bin:" + os.environ["PATH"]
!rustc --version
!cargo --version
!pip install -U maturin
!maturin --version

デフォルトのディレクトリはcontentになっているので
その中にプロジェクトを作り移動します。

!maturin init fastcalc
%cd /content/fastcalc

UIのフォルダマークからディレクトリが
作成されていると思います。



すでにあるコードを上書きする形で
コードを書き換えます。
ここでは簡単な計算を行うコードを指定して
関数を作っています。

%%writefile src/lib.rs
use pyo3::prelude::*;

#[pyfunction]
fn sum_squares(n: u64) -> u64 {
    let mut s = 0;
    for i in 0..n {
        s += i * i;
    }
    s
}

#[pymodule]
fn fastcalc(_py: Python, m: &PyModule) -> PyResult<()> {
    m.add_function(wrap_pyfunction!(sum_squares, m)?)?;
    Ok(())
}

設定用のファイルも上書きします。

%%writefile Cargo.toml
[package]
name = "fastcalc"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

[lib]
name = "fastcalc"
crate-type = ["cdylib"]

[dependencies]
pyo3 = { version = "0.21", features = ["extension-module"] }

RustコードをPythonライブラリとしてビルドします。

# Python環境から Rust を見えるように PATH を追加
!export PATH="$HOME/.cargo/bin:$PATH"

# wheel を作る
!maturin build --release

# wheel を pip install
!pip install target/wheels/*.whl

1-5までが出来ていたら
ライブラリを呼び出して、Rustの関数が実行できます。

import fastcalc
fastcalc.sum_squares(100_000_000)

これで速度比較が出せると思います。

import time

def sum_squares_py(n):
    s = 0
    for i in range(n):
        s += i * i
    return s

N = 100_000_000

t0 = time.time()
sum_squares_py(N)
t1 = time.time()
python_time = t1 - t0

t2 = time.time()
fastcalc.sum_squares(N)
t3 = time.time()

rust_time = t3 - t2
print("Python: {:.8f} sec".format(python_time))
print("Rust  : {:.8f} sec".format(rust_time))
print("Rust vs Python : {:.10f}".format(python_time / rust_time))

どれくらいの速度差になるかは
是非動画の方を見てみてください。

動画内ではもう一つの
シミュレーションも行っていますので
参考になると思います。



まとめ

それでは。

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