wedgeCython估计很多人都听说过，它是用来加速Python的。如果你在使用Python编程时有以下想法，那么Cython非常适合你。1）因为某些需求，我不得不写一些多层嵌套循环，如果用C语言实现这些循环会快几百倍，但我不熟悉C或Python如何与C交互；2）由于Python解释器的性能原因，如果把CPython解释器换成PyPy，或者干脆换一种语言，比如Rust，会得到明显的性能提升，但不能换。因为你的项目组规定只能使用Python语言，解释器只能是CPython；3）Python是一门动态语言，但你希望至少在数字计算方面，可以加入可选的静态类型，这样可以大大加快运行效果。因为简单的数字相加不需要所谓的动态，尤其是当你的程序中有很多计算逻辑的时候；4）对于一些计算密集的部分，希望能够写出媲美Numpy、Scipy、Pandas算法的东西；5）你有一些已经用C和C++实现的库，你想在Python内部直接调用它们，而不需要使用ctypes、cffi等模块；6）也许你听说过Python和C可以无缝集成，使用C为Python编写扩展模块，将Python代码中性能关键的部分用C重写以提高性能。但这需要你对Python解释器有深刻的理解，熟悉底层的Python/CAPI，这是一件很痛苦的事情；如果你有上面的一些想法，那就证明你的Python水平很好了，但是这些问题无论如何都要解决，于是Cython登场了。注意：Cython不是一个实验项目。它已经存在了很长时间，并且已经在生产环境中进行了测试。我们完全有理由学习它。让我们开始Cython的学习之旅吧。悄悄告诉你，我个人非常喜欢Cython的语法。什么是赛通？关于Cython，我们必须清楚两点：1）Cython是一种将C和C++的静态类型系统与Python结合起来的编程语言。Cython源文件的后缀为.pyx，是Python的超集，语法是Python语法和C语法的混合体。当然我们说它是Python的超集，所以你可以写纯Python代码。2）当我们写完Cython代码后，我们需要先将Cython代码翻译成高效的C代码，然后将C代码编译成Python扩展模块。早期所有的Python扩展都是用C写的，但是对开发者有两个硬性要求：一是熟悉C，二是熟悉解释器提供的CAPI，这是一个很对开发人员的巨大挑战。挑战。另外，用C写代码，开发效率也很低。Cython的出现解决了这个问题。Cython和Python的语法非常相似。我们只需要编写Cython代码，Cython编译器就会将Cython代码翻译成C代码。所以从这个角度来说，用C写扩展就等同于用Cython写扩展。至于如何将Cython代码翻译成C代码，则取决于相应的编译器，它本质上是Python的一个第三方模块。它相当于一个翻译器。既然用C写扩展是一件很痛苦的事情，那就用Cython来写，然后给你翻译成C。因此，Cython的强大之处在于它结合了Python和C，可以让你在编写Python代码的同时获得C的高效。所以我们看到Cython相当于高级语言Python和低级语言C的融合，所以也有人称Cython为“克里奥尔编程语言”。克里奥尔人是生活在西印度群岛的欧洲人和非洲人的混合体，而Cython在这方面类似于（Python和C的）混合体。为什么选择赛通？Python和C是截然不同的语言，那么为什么要混合它们呢？答案是：因为两者不是对立的，而是相辅相成的。Python是高级语言，动态、易学、灵活。但是这些优秀的特性是有代价的，因为Python的动态特性和它的解释型语言使得它比静态编译语言慢几个数量级。C语言是最古老的静态编译语言之一，至今仍在广泛使用。从时间上来说，它的编译器已经有近半个世纪的历史了，在性能上也做了足够的优化，所以C语言很底层，同时又很强大。但是与Python不同的是，C语言没有提供保护措施（没有GC，容易内存泄漏），使用起来很不方便。因此，这两种语言都是主流语言，只是不同的特性使得它们被应用在不同的领域。Cython的美妙之处在于它汇集了Python语言丰富的表现力和动态机制以及C语言的高性能，代码编写起来仍然像Python。注意：除了极少数例外，Python代码（版本2.x和3.x）已经是有效的Cython代码，因为Cython可以被认为是Python的超集。并且Cython在Python语言中加入了少量关键字，以更好地开发C类型系统，让Cython编译器生成高效的C代码。如果你已经了解Python并且对C或C++有基本的了解，那么你可以直接学习Cython而不需要学习其他界面语言。另外，我们其实可以把Cython看成两个身份：1）Cython如果翻译成C，那么可以看成是Cython的'阴'；2）如果用Python作为连接C或C++的胶水，那么它可以看作是Cython的‘阳’。我们可以从需要高性能的Python代码入手，也可以从需要优化Python接口的C、C++入手，而我们是来学习Cython的，显然选择了前者。为了加速Python代码，Cython将使用可选的静态类型声明和算法来实现显着的性能提升，尤其是静态类型系统，这是高性能的关键。Cython和CPython之间的区别？Cython最令人困惑的是它与CPython的关系，但需要强调的是两者是完全不同的。首先，Python是一门有自己语法规则的语言。我们按照Python语言规定的语法规则编写的代码就是Python源代码。但是源代码只是一个或多个普通的文本文件，我们需要使用Python语言对应的解释器来执行。Python解释器也会根据相同的语法规则对我们编写的Python源代码进行分词、语法分析等。如果我们写的代码不符合Python的语法规则，就会报语法错误，就是SyntaxError。如果符合语法规范，那么抽象语法树（AbstractSyntaxTree，简称AST）就会顺利生成，然后AST会被编译成一组指令，也就是所谓的字节码（bytescode），而最后将执行字节码。所以Python源码需要Python解释器来运行。如果我们想做一些事情，我们不能只写源代码。Python解释器必须将我们的代码解释成机器可识别的指令才能执行。.CPython是Python语言对应的解释器，也是官方的标准解释器，也是使用最广泛的解释器。基本上我们用的解释器都是CPython，都是从官网下载然后安装的。标准解释器CPython由C语言实现。除了CPython，还有Jython（用java实现的Python解释器）、PyPy（用Python语言实现的Python解释器）等。总之，要设计一种语言，就必须有相应的解释器；至于编译型语言，就是对应的编译器。最后重点说一下，我们说的CPython解释器是由C实现的，它为Python语言提供了C级的接口，也就是大家熟知的Python/CAPI。例如：Python列表，底层对应PyListObject；dictionary对应PyDictObject等。所以我们在Python中创建列表的时候，当CPython执行的时候，它会在最底层创建一个PyListObject。因为CPython是用C实现的，所以Python代码最后要翻译成C级代码，再转成机器码交给CPU执行。Cython也是如此。Cython代码也被翻译成C代码，然后C代码变成扩展（本质上也是机器码），导入后直接执行，不需要动态解释。因此，Cython是一种语言，它不是Python解释器的另一种实现，它的地位不等同于CPython，但它等同于Python。总结：Cython是一门语言，可以通过Cython源码生成高效的C代码，然后将C代码编译成扩展模块，同样需要CPython来调用。上面我们已经解释了什么是Cython以及为什么需要Cython。在下一篇文章中，我们将比较一下Cython、Python、C扩展和原生C语言之间的效率差异。以上就是本次分享的全部内容。想了解更多python知识，请前往公众号：Python编程学习圈，发“J”免费领取，每日干货分享
