混合编程：用 C 语言来扩展 Python 大法吧！

Python 实在是一种让人上瘾的编程语言，简洁的语法＋丰富的扩展包，几乎可以用 Python 做任何事情，唯一的黑点似乎就是「慢」，但是与高效的编译语言 C\C++ 互联以后，可以解决脚本语言运行速度慢的问题，甚至用来做一些计算密集型的工作，比如 CFD。
这一篇介绍纯 C 语言扩展 Python。

为什么是swig？

Python底层就是 C\C++，有原生的 C\C++ 接口，用来传递变量，但是完全手写中间层对于我这样的业余 Coder 实在太痛苦了，这不是一件很有意思的工作。事实上，即使在Python的官方文档里也推荐用第三方的接口工具处理。

Third party tools like Cython, cffi, SWIG and Numba offer both simpler and more sophisticated approaches to creating C and C++ extensions for Python.

除了以上的第三方工具外，还有 sip,Boost.python,pyrex等好用的工具，在这篇 文章 里初步介绍了 C\C++ 扩展Python的各种方法。
之前用过Boost.python，可能是我之前没接触过Boost吧，不是很喜欢，感觉不够轻量级，然后对swig一见倾心的原因是其对于纯 C 的良好支持（当时写这篇文章的时候对 C++ 莫名的反感，虽然现在已经入了 C++ 的坑了）。

怎么安装swig？

1.Mac OS
强烈建议用brew来装

brew install swig

一条命令搞定，妈妈再也不用担心你的依赖问题了。

2.Windows
博主暂时脱离windows开发环境一会儿，建议参考官方文档

3.Linux
大名鼎鼎的apt-get install

怎么使用swig？

我参考了官方文档里的一个示例程序，最终的目的是生成一个动态链接库和一个供调用的py文件。

• 声明函数先
  创建一个example.h头文件来声明这个函数：

/*File: example.h*/
int fact(int n);

• 定义函数
  创建一个example.c的文件（用来计算 n!）:

/* File: example.c */
#include "example.h"
int fact(int n) {
    if (n < 0){
   /* This should probably return an error, but this is simpler */
        return 0; }
    else  if (n == 0) {
            return 1;
                    }
    else {
            /* testing for overflow would be a good idea here */
            return n * fact(n-1);
          }
 }

• 关键一步
  我们还需要创建一个example.i文件来配置swig：

/* File: example.i */
%module example

%{
#define SWIG_FILE_WITH_INIT
#include "example.h"
%}

int fact(int n);

简单解释一下这个配置文件，#define SWIG_FILE_WITH_INIT宏规定这个 C 文件将会被编译成 Python 模块，#include "example.h" 给出需要包含的头文件，最后一句在example.i声明了这个函数，就是这么简单嘛。
有了这三个文件之后，我们需要先编译出一个 Python 文件，在终端运行：

swig -python example.i

如果编译的是C++文件，需要加上-C++选项：

swig -c++ -python example.i

运行完这个命令后，在工作目录里会出现example_wrap.c或example.cxx以及一个example.py的Python文件，但是现在这个模块还不能直接调用，因为还缺少动态链接库，如果强行调用会出现这种错误：

ImportError: No module named '_example'

接下来需要编译出一个shared object file，在Linux平台里是so文件，在windows下是Dll文件，有两种方法完成这个步骤，官方文档中推荐使用distutils，即Python的setup.py生成模块：

"""
    setup.py file for SWIG example
"""
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"],
    )

然后在终端里输入：

python setup.py build_ext --inplace

build_ext告诉Python需要编译的是扩展模块，--inplace会确保编译生成的文件放在当前目录中。
运行完这个命令后，会在工作目录出现一个so文件，这时example.py文件可以直接被Python调用：

10! = 362880

来自 Cescfangs 的博客：fangs.in