如何将python转化为c 可调用的文件

要将Python转换为可调用的C文件，主要有以下几种方法：使用Cython、使用ctypes、使用SWIG、使用Pybind11。 其中，Cython 是最常用和推荐的方法，因为它能将Python代码直接编译为C扩展模块，从而大幅提高代码的执行速度。下面详细介绍使用Cython的方法。

使用Cython的步骤包括：

安装Cython：确保你已经安装了Cython，可以使用pip安装。
编写Cython代码：将Python代码转化为Cython代码，通常是将文件扩展名从.py改为.pyx。
编写setup.py文件：使用setuptools来编译Cython代码。
编译Cython代码：运行setup.py文件来生成C扩展模块。
调用生成的C模块：在C代码中调用生成的C扩展模块。

一、安装Cython

首先，确保你已经安装了Cython。可以通过以下命令安装：

pip install cython

二、编写Cython代码

假设我们有一个简单的Python函数：

# example.py
def add(a, b):
    return a + b

将其转换为Cython代码：

# example.pyx
def add(int a, int b):
    return a + b

在这个例子中，我们将Python文件扩展名从.py改为了.pyx，并且添加了C类型声明。

三、编写setup.py文件

接下来，我们需要编写一个setup.py文件来编译我们的Cython代码：

# setup.py
from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize
setup(
    ext_modules=cythonize("example.pyx"),
)

四、编译Cython代码

运行下面的命令来编译Cython代码：

python setup.py build_ext --inplace

这将生成一个C扩展模块，例如example.cpython-38-x86_64-linux-gnu.so，你可以在Python中直接导入这个模块。

五、调用生成的C模块

现在，你可以在C代码中使用生成的C扩展模块。以下是一个简单的示例：

#include <Python.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
    Py_Initialize();
    PyObject *pName, *pModule, *pFunc;
    PyObject *pArgs, *pValue;
    pName = PyUnicode_DecodeFSDefault("example");
    pModule = PyImport_Import(pName);
    Py_DECREF(pName);
    if (pModule != NULL) {
        pFunc = PyObject_GetAttrString(pModule, "add");
        if (pFunc && PyCallable_Check(pFunc)) {
            pArgs = PyTuple_Pack(2, PyLong_FromLong(3), PyLong_FromLong(4));
            pValue = PyObject_CallObject(pFunc, pArgs);
            Py_DECREF(pArgs);
            if (pValue != NULL) {
                printf("Result of call: %ld\n", PyLong_AsLong(pValue));
                Py_DECREF(pValue);
            } else {
                Py_DECREF(pFunc);
                Py_DECREF(pModule);
                PyErr_Print();
                fprintf(stderr, "Call failed\n");
                return 1;
            }
        }
        Py_XDECREF(pFunc);
        Py_DECREF(pModule);
    } else {
        PyErr_Print();
        fprintf(stderr, "Failed to load \"%s\"\n", "example");
        return 1;
    }
    Py_Finalize();
    return 0;
}

编译和运行这个C程序，你会看到调用Python函数的结果。

六、其他方法

除了Cython，还有其他方法可以将Python代码转换为可调用的C文件。

1. 使用ctypes

ctypes是Python的一个外部函数库，允许你调用C函数并将返回值传递给Python。

# example.py
import ctypes
Load the shared library into ctypes
example = ctypes.CDLL('./example.so')
Define the argument and return types of the function
example.add.argtypes = (ctypes.c_int, ctypes.c_int)
example.add.restype = ctypes.c_int
Call the function
result = example.add(3, 4)
print(result)

2. 使用SWIG

SWIG (Simplified Wrapper and Interface Generator) 是一个支持多种编程语言的工具，可以生成Python到C/C++的接口。

# example.i
%module example
%{
#include "example.h"
%}
int add(int a, int b);

编写setup.py文件并生成扩展模块：

# setup.py
from distutils.core import setup, Extension
example_module = Extension('_example',
                           sources=['example_wrap.c', 'example.c'],
                           )
setup(name='example',
      version='0.1',
      author='SWIG Docs',
      description='Simple swig example from docs',
      ext_modules=[example_module],
      py_modules=["example"],
      )

3. 使用Pybind11

Pybind11是一个轻量级的C++库，专门用于将C++代码暴露给Python。

// example.cpp
#include <pybind11/pybind11.h>
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
PYBIND11_MODULE(example, m) {
    m.def("add", &add, "A function which adds two numbers");
}

编写setup.py文件并生成扩展模块：

# setup.py
from setuptools import setup, Extension
import pybind11
example_module = Extension('example',
                           sources=['example.cpp'],
                           include_dirs=[pybind11.get_include()],
                           )
setup(name='example',
      version='0.1',
      author='pybind11',
      description='Simple pybind11 example',
      ext_modules=[example_module],
      )