【Cython教程】通过Cython编写Python的C++拓展库

前言

官方的Python是由C语言编写，所以就像我之前发布的文章那样，Python可以调用动态链接库（在Windows中是dll格式）实现通过Python执行C代码逻辑。但dll的弊端在于，导出类型应该为c类型，但凡涉及字符串或者数组，你就要使用指针，而且要在写Python中写显示调用的代码，还是设置指针类型，这无疑增加了使用者的难度。另外，你使用C语言这样的中级语言编写代码，也会让你有巧妇难为无米之炊的感觉。

我们知道，pyd模块（Windows平台下是pyd，Linux平台是so）是python的扩展库模块文件，是可以通过其他语言编写的专给Python用的二进制文件。调用pyd相比调用dll可方便不少。

然而直接编写pyd模块，就需要了解Python的底层逻辑，了解PyObject也有一定的学习成本，而且编写时候也离不开指针，需要自己转换成PyObject类型以及异常处理。

不过，随着Cyton的引入大大方便了pyd的编写，你只管实现逻辑，至于怎么转换成Python类型交给Cython。不过个人认为Cython最牛逼的一点是对c++的支持。

官方文档地址（建议先看我的教程在看官方文档，不然容易看不懂）：

在Cython中使用C++

在开始之前别忘了装Cython模块：

pip install cython

编写步骤

1.了解C++和Python之间的转换类型

pyd本质就是做一个或者多个导出函数或者类给Python调用（导出自定义c++类我们不讲，这个在官方文档有详细介绍，我只讲常用的易上手的和官方不怎么涉及的）那么，导出函数的参数类型，返回值类型就需要规范一下。这个具体的细节我们后续在说。先了解一下这个图。

2.编写C++代码：

我们需要编写实现逻辑的c++代码，我这里以一个字符串分割函数（split为例）:

splitcp.h

#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

vector<string> split(string s, string sep);//声明一个函数

不废话，直接使用这种vector<string>这种复杂类型。其他教程用double，int类型函数，那真的鸡肋。没有实际意义，看完都不知道这种vector<string>复杂类型怎么处理。

需要的头文件，命名空间都在头文件中定义，cpp文件只引用头文件。（个人习惯，不强制要求）

splitcp.cpp

#include "splitcp.h"

vector<string> split(string s, string sep) {
	vector<string> result;
	size_t start = 0;
	size_t sep_len = sep.size();
	size_t pos;

	while (true) {
		pos = s.find(sep, start);
		if (pos == s.npos) {
			result.push_back(s.substr(start));
			break;
		}
		result.push_back(s.substr(start, pos - start));
		start = pos + sep_len;
	}
	return result;
}

编写完代码后要进行测试，先保证能在c++环境中成功运行。

int main() {
	string a = "你好，，世界，，this ，is，，c++";
	string sp = "，，";
	auto res = split(a, sp);
	for (auto& i : res) {
		cout << i << endl;
	}
}

测试通过，说明咱们写的代码没毛病，那么接下来就可以编写Cython配置文件了。

3.编写Cython导入文件pxd

这一步最复杂也最容易出错，希望朋友们仔细阅读，因为Cython配置文件不像写代码，还有VS等IDE软件给你错误