Ruby FFI でエラトステネスの篩

これまで Ruby と C言語で「エラトステネスの篩」を書いたので、Ruby FFI で融合させてみました。Ruby FFI で簡単に Ruby から C言語の関数を呼ぶことができます。Linux Mint 18.2, Ruby 2.3.3 で確認しました。

Ruby FFI を使うには libffi が必要ですが、Linux Mint には最初から入っていました。あと、RubyGem 'ffi' が必要なのでインストールして下さい。

まず C言語のソース。
eratosthenes1.c

#include <math.h>

int sieve(int max, int *a) {
    int i, j;
    
    for (i = 2; i <= sqrt(max); i++) {
        if (a[i] == 1) continue;
        for (j = 2; j <= (max / i); j++) a[i * j] = 1;
    }
    
    i = 0;
    for (j = 2; j <= max; j++) {
        if (!a[j]) a[i++] = j;
    }
    
    return i;
}

コンパイルします。

$ gcc -Wall -fPIC -c eratosthenes1.c -o eratosthenes1.o
$ gcc -shared -o eratosthenes1.so eratosthenes1.o

-fPIC オプションはないとエラーが出るので付けました。これでできた eratosthenes1.so を使います。

Ruby 側。
eratosthenes_ffi.rb

require 'ffi'

module MyModule
  extend FFI::Library
  ffi_lib "./eratosthenes1.so"
  attach_function :sieve, [:int, :pointer], :int
end

max = 1000
pointer = FFI::MemoryPointer.new(:int, max + 1)

size = MyModule.sieve(max, pointer)
p pointer.read_array_of_int(size)

結果。

$ ruby eratosthenes_ffi.rb
[2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73,
 79, 83, 89, 97, 101, 103, 107, 109, 113, 127, 131, 137, 139, 149, 151, 157, 163,
 167, 173, 179, 181, 191, 193, 197, 199, 211, 223, 227, 229, 233, 239, 241, 251,
 257, 263, 269, 271, 277, 281, 283, 293, 307, 311, 313, 317, 331, 337, 347, 349,
 353, 359, 367, 373, 379, 383, 389, 397, 401, 409, 419, 421, 431, 433, 439, 443,
 449, 457, 461, 463, 467, 479, 487, 491, 499, 503, 509, 521, 523, 541, 547, 557,
 563, 569, 571, 577, 587, 593, 599, 601, 607, 613, 617, 619, 631, 641, 643, 647,
 653, 659, 661, 673, 677, 683, 691, 701, 709, 719, 727, 733, 739, 743, 751, 757,
 761, 769, 773, 787, 797, 809, 811, 821, 823, 827, 829, 839, 853, 857, 859, 863,
 877, 881, 883, 887, 907, 911, 919, 929, 937, 941, 947, 953, 967, 971, 977, 983,
 991, 997]

1000万までの素数を求めてみました（出力なし）。

$ time ruby eratosthenes_ffi.rb

real	0m0.459s
user	0m0.448s
sys	0m0.008s

pure Ruby の場合と比べて、7倍ほどの高速化になりました。

※参考
Home · ffi/ffi Wiki · GitHub
c - How do I handle ruby arrays in ruby ffi gem? - Stack Overflow
Ruby FFIを使ったエクステンションの作り方 - Boost Your Programming!
Ruby-FFIについて調べてみた。（まとめ） - いものやま。

Ruby FFI（メモ） - Marginalia