Python과 C++의 어색한 세계

Temel Kavramlar

Python과 C++의 장점을 활용하기 위해 두 언어를 통합하는 방법을 제시한다. Awkward Array에 대한 헤더 전용 C++ 라이브러리를 소개하여 Python-C++ 통합을 단순화하고 이식성을 높인다.

Özet

이 논문은 Python과 C++의 통합을 다룹니다. Awkward Array는 HEP(High Energy Physics) 커뮤니티에서 중요한 도구이며, Scikit-HEP 생태계의 일부입니다. 중첩되고 가변 길이 목록, 다른 유형의 필드를 가진 레코드, 누락된 데이터 등의 이질적인 데이터를 NumPy와 유사한 구문으로 정의할 수 있습니다.
이 연구에서는 C++에서 Awkward Array를 생성하기 위한 새로운 도구를 소개합니다. 이전에는 주요 코드베이스가 C++로 작성되었지만, 플랫폼 종속적인 라이브러리에 링크해야 하는 문제가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 ABI(Application Binary Interface)에 의존하지 않는 헤더 전용 C++ 라이브러리 세트를 도입했습니다.
이 헤더 전용 접근 방식은 Awkward Array 생성을 단순화하고 이식성을 높입니다. 코드는 최소화되어 있으며 Python 또는 pybind11에 대한 참조가 없습니다. C++ 사용자는 이 헤더 파일을 사용하여 Awkward Array를 생성하고 이를 Python으로 복사할 수 있습니다.
LayoutBuilder는 컴파일 시간 템플릿 정적 C++ 클래스 집합으로, Awkward 데이터 구조를 특수화합니다. GrowableBuffer는 스마트 포인터를 사용하는 연결 목록으로 구현됩니다. LayoutBuilder는 사전 정의된 데이터 유형만 추가할 수 있지만, ArrayBuilder는 모든 데이터 유형을 추가할 수 있습니다. LayoutBuilder는 더 빠른 Awkward Array 생성을 위해 설계되었습니다.
이 헤더 전용 접근 방식은 정적 및 동적 프로젝트에서 다양한 응용 프로그램을 가능하게 합니다. Awkward RDataFrame은 이 C++ 헤더 전용 라이브러리를 사용하여 ROOT의 JIT(Just-In-Time) 컴파일 프로세스를 단순화합니다. ctapipe 프로젝트도 이 LayoutBuilder를 사용하여 Awkward Array를 통합할 계획입니다.
이 새로운 개발은 플랫폼 종속적인 라이브러리에 대한 링크 없이 외부 프로젝트에 Awkward Array를 원활하게 통합할 수 있게 합니다. 또한 HEP 커뮤니티 외부의 과학 커뮤니티에서 Awkward Array 사용 사례를 확장할 수 있습니다.

İstatistikler

Awkward Array는 중첩되고 가변 길이 목록, 다른 유형의 필드를 가진 레코드, 누락된 데이터 등의 이질적인 데이터를 정의할 수 있습니다.
LayoutBuilder는 컴파일 시간 템플릿 정적 C++ 클래스 집합으로, Awkward 데이터 구조를 특수화합니다.
GrowableBuffer는 스마트 포인터를 사용하는 연결 목록으로 구현됩니다.
LayoutBuilder는 사전 정의된 데이터 유형만 추가할 수 있지만, ArrayBuilder는 모든 데이터 유형을 추가할 수 있습니다.
LayoutBuilder는 더 빠른 Awkward Array 생성을 위해 설계되었습니다.

Alıntılar

"이 새로운 개발은 플랫폼 종속적인 라이브러리에 대한 링크 없이 외부 프로젝트에 Awkward Array를 원활하게 통합할 수 있게 합니다."
"또한 HEP 커뮤니티 외부의 과학 커뮤니티에서 Awkward Array 사용 사례를 확장할 수 있습니다."

Önemli Bilgiler Şuradan Elde Edildi

The Awkward World of Python and C++

by Manasvi Goya... : arxiv.org 05-03-2024

https://arxiv.org/pdf/2303.02205.pdf

Daha Derin Sorular

질문 1

Python과 C++의 통합을 위한 다른 접근 방식은 무엇이 있을까요?

SWIG (Simplified Wrapper and Interface Generator): SWIG는 C++ 코드를 Python 및 다른 언어로 래핑하는 데 사용되는 강력한 도구입니다. 이를 통해 C++ 클래스 및 함수를 Python 모듈로 래핑하여 상호 운용성을 달성할 수 있습니다.

Boost.Python: Boost.Python은 C++와 Python 간의 상호 운용성을 제공하는 라이브러리입니다. 이를 사용하면 C++ 클래스를 Python 클래스로 래핑하고 Python에서 C++ 코드를 호출할 수 있습니다.

Pybind11: Pybind11은 C++11을 사용하여 Python과 C++을 통합하는 데 사용되는 라이브러리입니다. 이는 헤더 파일만 필요하며, C++ 코드를 Python 모듈로 래핑하는 데 효율적입니다.

질문 2

Awkward Array 외에 Python과 C++를 통합할 수 있는 다른 도구나 라이브러리는 무엇이 있을까요?

PyCXX: PyCXX는 C++ 클래스를 Python 클래스로 래핑하는 데 사용되는 라이브러리입니다. 이를 통해 C++ 코드를 Python에서 사용할 수 있게 됩니다.

Cython: Cython은 Python과 C 언어 간의 상호 운용성을 제공하는 도구입니다. 이를 사용하면 C++ 코드를 Python으로 변환하고 Python 환경에서 실행할 수 있습니다.

Boost.Python: 이미 언급된 Boost.Python은 C++와 Python 간의 통합을 지원하는 강력한 라이브러리로, 다양한 프로젝트에서 사용됩니다.

질문 3

Python과 C++의 통합이 미래의 과학 컴퓨팅에 어떤 영향을 미칠 수 있을까요?
Python과 C++의 통합은 과학 컴퓨팅 분야에서 많은 혜택을 가져다 줄 수 있습니다. 예를 들어, 과학적 계산, 데이터 분석 및 시뮬레이션과 같은 작업에서 Python의 편리한 문법과 C++의 성능을 결합할 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 Python의 쉬운 사용성과 C++의 높은 성능을 동시에 누릴 수 있습니다.
또한, 과학 컴퓨팅 분야에서 Python과 C++의 통합은 다양한 프로젝트 및 라이브러리 간의 상호 운용성을 향상시키고, 다양한 언어로 작성된 코드를 효율적으로 통합할 수 있게 합니다. 이는 연구 및 개발 과정을 가속화하고, 협업을 강화하는 데 도움이 될 수 있습니다.