Cython：Cython 语法，调用其他C库
Cython 语法
cdef 关键词
cdef 定义 C 类型变量。
可以定义局部变量：
def fib(int n):
cdef int a,b,i
...
定义函数返回值：
cdef float distance(float *x, float *y, int n):
cdef:
int i
float d = 0.0
for i in range(n):
d += (x[i] - y[i]) ** 2
return d
定义函数：
cdef class Particle(object):
cdef float psn[3], vel[3]
cdef int id
注意函数的参数不需要使用 cdef 的定义。
def, cdef, cpdef 函数
Cython 一共有三种定义方式，def, cdef, cpdef 三种：
def- Python, Cython 都可以调用cdef- 更快，只能 Cython 调用，可以使用指针cpdef- Python, Cython 都可以调用，不能使用指针
cimport
In [1]:
from math import sin as pysin
from numpy import sin as npsin
In [2]:
%load_ext Cython
从标准 C 语言库中调用模块，cimport 只能在 Cython 中使用：
In [3]:
%%cython
from libc.math cimport sin
from libc.stdlib cimport malloc, free
cimport 和 pxd 文件
如果想在多个文件中复用 Cython 代码，可以定义一个 .pxd 文件（相当于头文件 .h）定义方法，这个文件对应于一个 .pyx 文件（相当于源文件 .c），然后在其他的文件中使用 cimport 导入：
fib.pxd, fib.pyx 文件存在，那么可以这样调用：
from fib cimport fib
还可以调用 C++ 标准库和 Numpy C Api 中的文件：
from libcpp.vector cimport vector
cimport numpy as cnp
调用其他C库
从标准库 string.h 中调用 strlen：
In [4]:
%%file len_extern.pyx
cdef extern from "string.h":
int strlen(char *c)
def get_len(char *message):
return strlen(message)
Writing len_extern.pyx
不过 Cython 不会自动扫描导入的头文件，所以要使用的函数必须再声明一遍：
In [5]:
%%file setup_len_extern.py
from distutils.core import setup
from distutils.extension import Extension
from Cython.Distutils import build_ext
setup(
ext_modules=[ Extension("len_extern", ["len_extern.pyx"]) ],
cmdclass = {'build_ext': build_ext}
)
Writing setup_len_extern.py
编译：
In [6]:
!python setup_len_extern.py build_ext --inplace
running build_ext
cythoning len_extern.pyx to len_extern.c
building 'len_extern' extension
creating build
creating build\temp.win-amd64-2.7
creating build\temp.win-amd64-2.7\Release
C:\Miniconda\Scripts\gcc.bat -DMS_WIN64 -mdll -O -Wall -IC:\Miniconda\include -IC:\Miniconda\PC -c len_extern.c -o build\temp.win-amd64-2.7\Release\len_extern.o
writing build\temp.win-amd64-2.7\Release\len_extern.def
C:\Miniconda\Scripts\gcc.bat -DMS_WIN64 -shared -s build\temp.win-amd64-2.7\Release\len_extern.o build\temp.win-amd64-2.7\Release\len_extern.def -LC:\Miniconda\libs -LC:\Miniconda\PCbuild\amd64 -lpython27 -lmsvcr90 -o "C:\Users\Jin\Documents\Git\python-tutorial\07\. interfacing with other languages\len_extern.pyd"
从 Python 中调用：
In [7]:
import len_extern
调用这个模块后，并不能直接使用 strlen 函数，可以看到，这个模块中并没有 strlen 这个函数：
In [8]:
dir(len_extern)
Out[8]:
['__builtins__',
'__doc__',
'__file__',
'__name__',
'__package__',
'__test__',
'get_len']
不过可以调用 get_len 函数：
In [9]:
len_extern.get_len('hello')
Out[9]:
5
因为调用的是 C 函数，所以函数的表现与 C 语言的用法一致，例如 C 语言以 \0 为字符串的结束符，所以会出现这样的情况：
In [10]:
len_extern.get_len('hello\0world!')
Out[10]:
5
除了对已有的 C 函数进行调用，还可以对已有的 C 结构体进行调用和修改：
In [11]:
%%file time_extern.pyx
cdef extern from "time.h":
struct tm:
int tm_mday
int tm_mon
int tm_year
ctypedef long time_t
tm* localtime(time_t *timer)
time_t time(time_t *tloc)
def get_date():
"""Return a tuple with the current day, month and year."""
cdef time_t t
cdef tm* ts
t = time(NULL)
ts = localtime(&t)
return ts.tm_mday, ts.tm_mon + 1, ts.tm_year + 1900
Writing time_extern.pyx
这里我们只使用 tm 结构体的年月日信息，所以只声明了要用了三个属性。
In [12]:
%%file setup_time_extern.py
from distutils.core import setup
from distutils.extension import Extension
from Cython.Distutils import build_ext
setup(
ext_modules=[ Extension("time_extern", ["time_extern.pyx"]) ],
cmdclass = {'build_ext': build_ext}
)
Writing setup_time_extern.py
编译：
In [13]:
!python setup_time_extern.py build_ext --inplace
running build_ext
cythoning time_extern.pyx to time_extern.c
building 'time_extern' extension
C:\Miniconda\Scripts\gcc.bat -DMS_WIN64 -mdll -O -Wall -IC:\Miniconda\include -IC:\Miniconda\PC -c time_extern.c -o build\temp.win-amd64-2.7\Release\time_extern.o
writing build\temp.win-amd64-2.7\Release\time_extern.def
C:\Miniconda\Scripts\gcc.bat -DMS_WIN64 -shared -s build\temp.win-amd64-2.7\Release\time_extern.o build\temp.win-amd64-2.7\Release\time_extern.def -LC:\Miniconda\libs -LC:\Miniconda\PCbuild\amd64 -lpython27 -lmsvcr90 -o "C:\Users\Jin\Documents\Git\python-tutorial\07\. interfacing with other languages\time_extern.pyd"
测试：
In [14]:
import time_extern
time_extern.get_date()
Out[14]:
(19, 9, 2015)
清理文件：
In [15]:
import zipfile
f = zipfile.ZipFile('07-04-extern.zip','w',zipfile.ZIP_DEFLATED)
names = ['setup_len_extern.py',
'len_extern.pyx',
'setup_time_extern.py',
'time_extern.pyx']
for name in names:
f.write(name)
f.close()
!rm -f setup*.*
!rm -f len_extern.*
!rm -f time_extern.*
!rm -rf build
