第十七章 擴充套件Python

這門語言功能強大，但有時候速度有點慢。 Python的目標是易於使用以及幫助提高開發速度，這種靈活 性是以犧牲效率為代價的。 但如果你真的很 在乎速度，C、C++、Java和Julia等語言通常要快好幾個數量級。

17.1 魚和熊掌兼得

本章討論確實需要進一步提升速度的情形。在這種情況下，最佳的解決方案可能不是完全轉 向C語言（或其他中低階語言），採用下面的方法（這可滿足眾多的速度至上需求）。 (1) 使用Python開發原型。 (2) 對程式進行效能分析以找出瓶頸（有關測試，請參閱第16章）。 (3) 使用C（或者C++、java等）擴充套件重寫瓶頸部分 。

在接下來的幾節中，將簡要地介紹如何擴充套件Python的經典C語言實現（為此可手工編寫所 有的程式碼，也可使用工具SWIG），以及如何擴充套件其他兩種實現：Jython和IronPython。另外，還 將討論訪問外部程式碼的其他方式。

windows系統下SWIG使用（Python）示例：

PYTHON_INCLUDE：將其設定為包含Python.h的目錄.PYTHON_LIB：將此設定為python庫，包括連結路徑

使用Python 2.1.1的示例：PYTHON_INCLUDE：D：\ python21 \ include PYTHON_LIB：D：\ python21 \ libs \ python21.lib

17.2 簡單易行的方式：Jython 和 IronPython

在使用時需要注意python、jython及JDK的版本問題，（例如：Jython2.7版本JDK8以上不支援，需JDK6）要用import引入 java類，需要編輯java檔案然後javac編譯為class檔案，把該class檔案拷貝到jython所在的目錄，啟動jython，然後用jython執行import，引入class檔案。jython是一個獨立的python語言編譯檔案，只不過它同時支援java庫和python模組而已。

17.3 編寫 C 語言擴充套件

這是真正的重點所在。擴充套件Python通常意味著擴充套件CPython——使用程式語言C實現的Python 標準版。

17.3.1 SWIG

SWIG（http://www.swig.org）指的是簡單包裝器和介面生成器 。是一個適用於多種語言的工具。一方面，它讓你能夠使用C或C++編寫擴充套件程式碼；另 一方面，它自動包裝這些程式碼，讓你能夠在Tcl、Python、Perl、Ruby和Java等高階語言中使用它 們。

SWIG的安裝步驟與其他Python工具相同。可從官網http://www.swig.org下載SWIG。如果你在安裝SWIG時遇到麻煩，應該能夠在官網找到幫助資訊。

1、用法

(1) 為程式碼編寫一個介面檔案。這很像C語言標頭檔案（在比較簡單的情況下，可直接使用現有 的標頭檔案）。 (2) 對介面檔案執行SWIG，以自動生成一些額外的C語言程式碼（包裝器程式碼）。 (3) 將原來的C語言程式碼和生成的包裝器程式碼一起編譯，以生成共享庫。

2、. 迴文

迴文（palindrome；如I prefer pi）是忽略空格、標點等後正著讀和反著讀一樣的句子。

3、介面檔案

在介面檔案中，你只是宣告要匯出的函式（和變數），就像在標頭檔案中一樣。另外，在介面 檔案的開頭，有一個由%{和%}界定的部分，可在其中指定要包含的標頭檔案（這裡為string.h）。在 這個部分的前面，還有一個%module宣告，用於指定模組名。形如：

 %module palindrome %{ #include <string.h> %} extern int is_palindrome(char *text); 

4、執行SWIG

執行SWIG可能是整個過程中最容易的部分。雖然有很多命令列開關（要獲悉完整的開關列 表，可執行命令swig -help），但只需使用開關-python就可讓SWIG對C語言程式碼進行包裝，以便 能夠在Python中使用。另一個可能很有用的開關是-c++，可用於包裝C++庫。執行SWIG時，需要 將介面檔案（也可以是標頭檔案）作為引數，形如：

 swig -python palindrome.i 

這將生成兩個新檔案，分別是palindrome_wrap.c和palindrome.py 。

5、編譯、連結和使用

編譯可能是最棘手的部分。要正確地編譯，需要知道Python原始碼（至 少是標頭檔案pyconfig.h和Python.h）的儲存位置（它們可能分別位於Python安裝目錄和子目錄 Include中）。你還需根據選擇的C語言編譯器，使用正確的開關將程式碼編譯成共享庫。具體操作可參見 PJ-Javis的blog：《Swig：C/C++程式碼轉Python》地址：https://blog.csdn.net/jiangpeng59/article/details/73554835

（涉及問題太多，暫時沒時間除錯，現記錄在此。先看下回分解吧!）