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Pyrex, 和Python的C扩展

June 2nd, 2006

这原本是回复到[python-chinese]邮件列表的,但是没有回复进去,可能是因为功过Gmane news服务器的原因。先转到这儿:

倒是这两天我也在看这方面的问题~

一般编写Python C/C++ Module,或者为C/C++ lib编写Wrapper,我所看到的有以下几种方式:
1. 直接使用C Python提供的API
2. SWIG
3. Boost.Python
4. Pyrex

首先直接使用Python C API是很不方便的。上面几位高人已经谈过了SWIG和Boost.Python,我就不多说了,只是个人感觉易用性而言Boost.Python > SWIG,但SWIG功能强大,支持的也不只是Python一种脚本语言。以上这两种方式对C++的支持都比较友好。

这里着重推荐一下Pyrex
Pyrex可以说是扩展Python的一大创新,她使用Python like的语法来编写Python的C Module,自动翻译成C语言代码,进而编译获取C代码的高效率。而且,配合Python的Distutils,使得构建过程简单到了只需要setup.py的程度。我觉得其简化python扩展的编写方式,已经和Boost.python,SWIG不在一个意义级别上了。

这里贴一段来自pyrex的示例,用于搜索质数:

# primes.pyx
#
#  Calculate prime numbers
#

def primes(int kmax):
        cdef int n, k, i
        cdef int p[1000]
        result = []
        if kmax > 1000:
                kmax = 1000
        k = 0
        n = 2
        while k < kmax:
                i = 0
                while i < k and n % p[i] <> 0:
                        i = i + 1
                if i == k:
                        p[k] = n
                        k = k + 1
                        result.append(n)
                n = n + 1
        return result

将其pyrexc编译后得到一个c文件,然后编译之后就是一个python module了~ 按照他的逻辑,我还对照相应的写了一个Python脚本:

#!/usr/bin/env python
# primespy.py

def primes(kmax):
        result = []
        if kmax > 1000:
                kmax = 1000
        k = 0
        n = 2
        while k < kmax:
                i = 0
                while i< k and n % result[i] != 0:
                        i += 1
                if i == k:
                        result.append(n)
                        k += 1
                n+=1
        return result

两者的代码行数基本一样,来看一下运行结果:

In [23]: tpyx = timeit.Timer(stmt='primes.primes(1000)', setup='import primes')

In [24]: tpy = timeit.Timer(stmt='primespy.primes(1000)', setup='import primespy')

In [25]: tpyx.timeit(100)
Out[25]: 1.2969999313354492

In [26]: tpy.timeit(100)
Out[26]: 30.266000032424927

速度提高了30倍之多!

pyrex的优势是编写简单,不必处理多余的细节,而且也不需要为这种简单付出效率的代价。劣势在于目前的pyrex对C++的只是仍然不是很好,还在继续开发之中。至于对C++到地支持差到什么程度,我还没有进一步测试过,还希望看到各位的高见。

总结是,如果是针对C的Python扩展,或者lib Wrapper,Pyrex可以说是最方便的选择。如果涉及到C++的扩展,可
能目前boost.python还是最好的选择了。

补:目前正在看Boost.python,SWIG其实并没有细看过,呵呵,只是看了一些intro性质文章,就开始大发厥词了,希望大家补充指正。

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