Cython混编

背景介绍：
Cython是一种针对Python语言与Cython扩展语言进行优化的静态编译器。通过编写Cython接口代码，可以让Python代码与C/C++代码无缝衔接，达到为Python加速的目的。当然，也可以完全通过Cython接口重构Python代码，直接提速Python。整个过程可以表示为：首先将Cython接口代码转化为C/C++代码，然后将C/C++代码编译为动态链接库.pyd(Windows下)或.so文件（Linux下），即：
Cython接口代码 $\rightarrow$ C/C++代码 $\rightarrow$ .pyd/.so动态库
如果接口编写得当，通过Python调用该动态库文件较原生Python代码可提速两个量级。
在语法层面，Cython几乎支持所有的Python语法，并且额外加入了一些C/C++的等效写法（提速的关键）。因此，在编写接口代码的时候势必两种写法都会用到，从而造成混乱。本文将主要介绍笔者习惯的Cython接口写法规范，可能会比较抽象。关于语法细节，建议参考官方文档：https://cython.org/

　　>>>使用规范<<<

Python接口端：实现Cython与Python之间的交互（支持缺省参数）
- def $\rightarrow$ 函数接口
- cdef class $\rightarrow$ 类接口
  此种情况下，类对象中self只能索引已存在的对象，不能直接创建新内容，功能上与this指针基本对标，此即self限制。
注意，不建议采用纯粹的class作为接口（因为健康的Python语法解除了对self的限制，从而无法与this指针对标，进而找不到C++对象并无法与C++对象直接映射），此种用法可以作为纯Python加速方案考虑。
C++接口端：实现Cython与C++之间的交互（不支持缺省参数）
- cdef $\rightarrow$ 函数接口
- cdef struct $\rightarrow$ 类接口，不支持函数重载
- cdef cppclass $\rightarrow$ 类接口，支持函数重载
注意，Cython内部自身支持引用"&"与指针"*"操作，没有常量"const"限定（因此const一般忽略）。
常见操作：
- 头部distutils标签：
```
# distutils: language = c++
```
- 加载cython模块：
```
from libcpp.vector cimport vector
from libcpp.string cimport string
```
  注意，vector映射Python中的Iterable对象，string映射Python中bytes对象。
- 加载外部C++头文件及源文件：
```
cdef extern from '*.h':
    ...
cdef extern from '*.cpp':
    pass
```
  注意，加载头文件是为了获取声明信息，加载源文件是为了获取定义信息。必须保证声明信息具有相应的定义内容（即实体）。
细节问题：
- setup.py文件中，sources参数必须保证加载到所有涉及到的C++源文件，但是不能重复加载；
- 当需要实例化一个C++接口下的类时，必须确保该类至少持有默认构造函数；
- 接口使用bool类型不安全。

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