将 Python 文件（.py 文件）封装为库（.pyd 文件）可以让我们更好地组织和分发我们的代码，也能够提升代码的执行效率。在本文中，我们将介绍如何使用 Cython 工具将 Python 代码编译为二进制库文件（.pyd 文件）。
Cython 简介
Cython 是一种方便的 Python 与 C/C++ 的桥梁，它能够将 Python 代码编译成 C 代码，并进一步生成与 Python 兼容的二进制文件。使用 Cython 编译后，我们的 Python 代码不仅能够提高执行速度，还可以被封装成动态链接库（.pyd 文件）。
安装 Cython
在开始之前，你需要确保你的系统上已经安装了 Cython。可以使用 pip 命令进行安装：
pip install cython
编写 Python 代码
我们可以编写一个简单的 Python 文件，比如 example.py，其中包含一些函数。以下是一个示例：
# example.py
def add(a, b):
return a + b
def subtract(a, b):
return a - b
创建 Cython 文件
接下来，将这个 Python 文件转换为 Cython 文件（.pyx 文件），我们可以新建一个文件 example.pyx，内容与 example.py 相同。为了让 Cython 更好的优化，我们可以添加类型注解：
# example.pyx
def add(int a, int b) -> int:
return a + b
def subtract(int a, int b) -> int:
return a - b
创建 setup.py 文件
为了编译我们的 Cython 文件，我们需要创建一个 setup.py 文件，这个脚本将负责编译我们的代码并生成 .pyd 文件。以下是一个示例：
# setup.py
from setuptools import setup
from Cython.Build import cythonize
setup(
ext_modules=cythonize("example.pyx")
)
编译 .pyd 文件
在命令行中，切换到包含 setup.py 文件的目录，并运行以下命令进行编译：
python setup.py build_ext --inplace
这个命令将会编译 example.pyx 文件，并在当前目录下生成相应的 .pyd 文件。
使用 .pyd 文件
一旦成功编译，我们就可以在 Python 中导入和使用这个 .pyd 文件了。确保当前目录中有生成的 .pyd 文件，然后在 Python 交互式环境或程序中进行如下导入：
# 使用例子
import example
result_add = example.add(5, 3)
print("5 + 3 =", result_add)
result_subtract = example.subtract(5, 3)
print("5 - 3 =", result_subtract)
结论
通过上述步骤，我们成功将一个简单的 Python 文件封装为了一个 .pyd 文件。Cython 提供了一个高效的解决方案，将 Python 代码转换为 C 代码，从而获得更高的性能并提供了代码的封装性。这种方法可以适用于更复杂的模块和库开发，尤其是在需要优化性能或者希望隐藏实现细节的时候。希望这能帮助你更好地利用 Python 与 Cython 结合来开发高性能的应用。
