在 Go 中扩展 Python 3
在 Go 中扩展 Python 3
原文：https://medium.com/hackernoon/extending-python-3-in-go-78f3a69552ac
几十年来，扩展 Python 一直是该平台的核心功能，Python 运行时提供了一个“C API”，它是一组头文件和核心类型，用于用 C 编写扩展并将它们编译成 Python 模块。
但是，你 真的 要用 C 写 Python 的扩展吗？为什么我们不能用更现代的方法，比如围棋。
背景调查——以前没人做过吗？
我发现了一些 2015 年写的旧文章，要么是为 Python 2 写的，要么是为 Go 1.5 写的。自那以后，围棋发生了很大的变化，所以很难找到一些最新的和维护良好的东西。
本文是针对 Go 1.5 的，混合使用了 C 宏和 Go。另外，cgo而不是原生 Go 函数的一个很大的限制是它不支持 variadics(即*args)，这在大多数 Python 模块中都是一个大问题。
gopy ，一个从 Go 包自动创建模块的工具。乍看之下，这似乎会导致问题，因为它在编译时需要一个特定的标志，而这在生产中是不推荐的。还有，它不支持 Python 3 。
go-python 看起来像是一个不错的候选，但它是为 Python 2 绑定而写的。
py 看起来很不完整，只覆盖了一些基本的 Python API。
我发现的其他例子使用了 cffi 包，所以代码的消耗感觉不像一个模块，它只是一种调用 Go 编译方法的方式。它也没有本机绑定。
在 Go 中构建共享库
在 Go SDK 中，有一个叫做cgo的工具集，这是一种导入 C 头文件和访问外部库中描述的类型和方法的方法。
它还使您能够从 Go 构建共享库，并从 Go lang 中的方法自动构建 C 头文件
拿着这个非常简单的 Go 包
然后运行go build -buildmode=c-shared -o sum.so sum.go
你会看到 3 个文件，sum.go sum.h and sum.so。sum.so 文件是编译后的二进制文件，sum.h是描述二进制文件中定义了哪些方法和类型的文件头。
要通过用 C 编写模块来扩展 Python，你需要从导入Python.h开始，并用 C 描述一组 boiler plate 代码。因为我们是在 Go 中，这变得更加棘手，正如之前的作者所展示的，需要在 Go 中使用 C 宏，或者大量的 Go 代码来包装方法。
是吗？
派宾根
Filippo 原始文章中的许多工作都是关于绑定的。绑定就像使用 HTTP REST API 一样，您需要知道方法的名称、预期的参数和响应。
PyBindGen ，一个已经存在很久的工具，可以基于 C 或 C++头文件创建 2 或 3 的 Python 模块绑定。您可以将源代码包含在您的包中，甚至可以编译并嵌入到 setuptools 中。
如前所示，我们已经从 Go 编译器中构建了头文件。
通过编写一个简单的build.py脚本，导入 PyBindGen，我们可以让它加载sum.h。将其作为导入添加，并在模块中描述一个名为 Sum 的方法，该方法接受两个整数 a 和 b，并返回一个整数值。
调用 build.py 会用 C 写一个 Python 模块到屏幕上。一旦这个模块被编译，它将导入 Go 编译的二进制文件并作为一个本地 Python 模块提供。通过管道将其传递给sum.c来创建源代码，将我们的二进制文件包装到 Python 模块中。先确定你pip install pybindgen。
python build.py > sum.c
编译模块
海湾合作委员会需要比联合国大门更多的旗帜，所以让我们开始收集吧。我们的 Python 运行时的路径和选项，在我的例子中是 Python 3.6，可以通过运行python3.6-config --cflags和python3.6-config --ldflags获取
然后调用 GCC 编译器编译 C 代码，由 PyBindGen 生成，它导入 sum.h 中定义的方法，这些方法又在 sum.so 二进制中。
gcc sum.c -dynamiclib sum.so -o testsum.so {python-flags}
导入和测试模块
我们的模块有一个方法，它将两个数相加并返回一个数。简单明了。
`(env) bash-3.2$ python Python 3.6.1 (v3.6.1:69c0db5050, Mar 21 2017, 01:21:04) [GCC 4.2.1 (Apple Inc. build 5666) (dot 3)] on darwin Type “help”, “copyright”, “credits” or “license” for more information.
import testsum testsum.Sum(1,2) 3`
有用！还有，help(testsum.Sum)其实是告诉你参数是什么，是什么类型。
更复杂一点的东西
所有的在线教程都展示了一个基本的求和或算术函数，这并不是很有用。如果你阅读了 C-API 文档，你会发现你可以访问常见的 Python 类型。
cgo的一个很大的限制是不能从函数中导出像struct这样的复杂类型，但是谁在乎呢！我们有 Python 令人敬畏的 PyObject 类型，它可以做几乎任何事情..
这一次我们将编写一个返回 Python 字典的函数。返回类型仍然是 PyObject 指针，这是一个总括。这一次我们需要导入类型，以便 Go 编译器知道它们是什么，这是来自 pkg-config(我们前面在 Gcc 中提到过)。此外，因为 PyUnicode_FromString 需要一个char *，所以我们使用一个函数来转换 Go 字符串。
我们将创建一个str Unicode 类型的键和值(毕竟这是 Python 3)。
让我们测试一下，我们需要用新方法更新 build.py 文件并重新构建库
我们已经指定被调用的不拥有返回值(即内存)，但是关于如何处理垃圾收集的更多信息可以在文档中找到。
`(env) bash-3.2$ python Python 3.6.1 (v3.6.1:69c0db5050, Mar 21 2017, 01:21:04) [GCC 4.2.1 (Apple Inc. build 5666) (dot 3)] on darwin Type “help”, “copyright”, “credits” or “license” for more information.
import testsum testsum.NewDictionary() {‘key’: ‘value’}`
接下来，为什么不看看 Go 中有哪些 API 和包可以移植到 Python 呢？
你能用 Goroutines 实现什么？Python 3.6 中的异步 API 呢？我认为这是可能的
性能呢？
我把这个简单的函数放在一起乘 2 个矩阵
有趣的是，Go/CGo 中的 比纯 CPython 中的 要慢。
我可能犯了一些明显的错误。我也开始了解 C-API，所以这段代码需要类型检查和空引用检查，但是这个想法是存在的。