Cython 中关于 unsigned int 的 C 风格算术

Question

有没有一种简单的方法可以使左移和减法像在 C 中那样使用 Cython 对无符号整数进行操作？

例如：

def left_shift(unsigned int x, unsigned int shift):
  return x << shift

def main():
  print left_shift(0xffffffff, 4)
  print left_shift(0xffffffff, 8)
  print left_shift(0xffffffff, 12)

我希望这能打印十进制等价物

0xfffffff0
0xffffff00
0xfffff000

这实际上就是我得到的。

4294967280
4294967040
4294963200

然而，如果我尝试做一些更复杂的事情，例如在大输入上使用 Jenkins 的哈希函数之一，这就是我得到的：

def hash_fcn1(unsigned int key):
  key = (key ^ 0xdeadbeef) + (key << 4)
  key = key ^ (key >> 10)
  key = key + (key << 7)
  key = key ^ (key >> 13)
  return key

hash_fcn1(0xffffffff)

File "./hash_fcn_test.py", line 94, in <module>
    main()
  File "./hash_fcn_test.py", line 60, in main
    print hash_fcn1(0xffffffff)
  File "hash_fcns.pyx", line 6, in hash_fcns.hash_fcn1 (/home/medusa/.pyxbld/temp.linux-x86_64-2.7/pyrex/hash_fcns.c:854)
    key = (key ^ 0xdeadbeef) + (key << 4)
**OverflowError: value too large to convert to unsigned int**

当计算结果为负数时，也会出现类似的问题。有什么办法可以解决这些问题吗？我希望计算的行为就像在 C 中一样。这个要求是否太过分了？我在网上搜索过，看来常见的做法只是将每个结果与 MAX_INT进行按位与 (&)，但这是非常严厉的。

我可以在 Cython 编译器或其他地方设置一个标志吗？

Answer 1

我相信， cython 的算术类型取决于所操作的数字的类型。我相信您的代码中的问题就在这一行，key = (key ^ 0xdeadbeef) + (key << 4). Cython 将此行翻译为：

  __pyx_t_1 = __Pyx_PyInt_From_unsigned_int(__pyx_v_key); if (unlikely(!__pyx_t_1)) {__pyx_filename = __pyx_f[0]; __pyx_lineno = 13; __pyx_clineno = __LINE__; goto __pyx_L1_error;}
  __Pyx_GOTREF(__pyx_t_1);
  __pyx_t_2 = PyNumber_Xor(__pyx_t_1, __pyx_int_3735928559); if (unlikely(!__pyx_t_2)) {__pyx_filename = __pyx_f[0]; __pyx_lineno = 13; __pyx_clineno = __LINE__; goto __pyx_L1_error;}
  __Pyx_GOTREF(__pyx_t_2);
  __Pyx_DECREF(__pyx_t_1); __pyx_t_1 = 0;
  __pyx_t_1 = __Pyx_PyInt_From_long((__pyx_v_key << 4)); if (unlikely(!__pyx_t_1)) {__pyx_filename = __pyx_f[0]; __pyx_lineno = 13; __pyx_clineno = __LINE__; goto __pyx_L1_error;}
  __Pyx_GOTREF(__pyx_t_1);
  __pyx_t_3 = PyNumber_Add(__pyx_t_2, __pyx_t_1); if (unlikely(!__pyx_t_3)) {__pyx_filename = __pyx_f[0]; __pyx_lineno = 13; __pyx_clineno = __LINE__; goto __pyx_L1_error;}
  __Pyx_GOTREF(__pyx_t_3);
  __Pyx_DECREF(__pyx_t_2); __pyx_t_2 = 0;
  __Pyx_DECREF(__pyx_t_1); __pyx_t_1 = 0;
  __pyx_t_4 = __Pyx_PyInt_As_unsigned_int(__pyx_t_3); if (unlikely((__pyx_t_4 == (unsigned int)-1) && PyErr_Occurred())) {__pyx_filename = __pyx_f[0]; __pyx_lineno = 13; __pyx_clineno = __LINE__; goto __pyx_L1_error;}
  __Pyx_DECREF(__pyx_t_3); __pyx_t_3 = 0;
  __pyx_v_key = __pyx_t_4;

您可能想要的是 this key = (key ^ <unsigned int> 0xdeadbeef) + (key << 4)，它被翻译为：

__pyx_v_key = ((__pyx_v_key ^ ((unsigned int)0xdeadbeef)) + (__pyx_v_key << 4));

差别很大吧:)。您可能会发现这里需要明确的演员阵容令人惊讶，但我认为这是有道理的。在 cython 中，一切行为都与 pytyhon 中的行为方式相同，除非明确告知要做不同的事情。这里 cython 将其视为0xdeadbeefpython int 类型，除非您显式转换它或将其分配给类型化变量。

如果您尚未使用它，我强烈建议您使用cython -a并查看创建的 html 文件。它以不同的黄色阴影突出显示您的代码，具体取决于每行转换为 c 的直接程度。它使得捕捉此类微妙的事物变得更加容易。