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周飒博客-ZhouSa.com 1. 用Cython包装C++代码
Cython最大的作用其实是作为C/C++代码和python代码的桥梁,比如我们已经有一个C++写的程序了,但我们希望让python可以调用它,传统的做法是使用ctypes或者cffi作为桥,但这种方式需要有相当的C/C++知识.Cython的话基本可以无痛进行C++代码的包装,这是通过使用外部声明来声明库函数和要使用的库中的C函数来实现的.
Cython现在原生的支持大多数的C++语法. 尤其是: 现在可以使用new和del关键字动态分配C++对象.
- C++对象可以进行堆栈分配
- C++类可以使用新的关键字
cppclass声明 - 支持模板化类和函数
- 支持重载函数
- 支持C++操作符(例如operator +,operator [],...)的重载
我们通过包装一个例子来看看cython是如何包装c/c++代码的
1.1. 封装步骤
封装C/C++的步骤大致有如下几步:
- 在setup.py脚本中或在源文件中本地指定C ++语言。
- 使用
cdef extern from 头文件创建一个或多个.pxd文件.在pxd文件中，以cdef cppclass来声明类并且声明公共名称(变量,方法和构造函数） - 通过
cimport引入pxd文件，进行pxd的实现代码，也就是.pyx文件。
1.2. 最简单的一个例子
这个例子用来介绍Cython包装C/C++代码的步骤.例子是一个长方形类,C++代码部分如下:
%load_ext Cython %%writefile Rectangle.h namespace shapes { class Rectangle { public: static int do_something(); int x0, y0, x1, y1; Rectangle(); Rectangle(int x0, int y0, int x1, int y1); ~Rectangle(); int getArea(); void getSize(int* width, int* height); void move(int dx, int dy); }; } Overwriting Rectangle.h %%writefile Rectangle.cpp #include "Rectangle.h" namespace shapes { Rectangle::Rectangle() { } int Rectangle::do_something(){ return 0; } Rectangle::Rectangle(int X0, int Y0, int X1, int Y1) { x0 = X0; y0 = Y0; x1 = X1; y1 = Y1; } Rectangle::~Rectangle() { } int Rectangle::getArea() { return (x1 - x0) * (y1 - y0); } void Rectangle::getSize(int *width, int *height) { (*width) = x1 - x0; (*height) = y1 - y0; } void Rectangle::move(int dx, int dy) { x0 += dx; y0 += dy; x1 += dx; y1 += dy; } } Overwriting Rectangle.cpp 1.3. 用于包装的pyx文件
要包装C++文件,我们得先在cython中声明出这个C++的类,在cython中申明C或者C++的内容(接口)需要使用cdef extern from ....这种语法(外部声明).
在
%%writefile rect.pyx #cython: language_level=3 # distutils: language = c++ # distutils: sources = Rectangle.cpp cdef extern from "Rectangle.h" namespace "shapes": cdef cppclass Rectangle: Rectangle() except + Rectangle(int, int, int, int) except + int x0, y0, x1, y1 int getArea() void getSize(int* width, int* height) void move(int, int) @staticmethod int do_something() cdef class PyRectangle: cdef Rectangle c_rect # hold a C++ instance which we're wrapping def __cinit__(self, int x0, int y0, int x1, int y1): self.c_rect = Rectangle(x0, y0, x1, y1) def get_area(self): return self.c_rect.getArea() def get_size(self): cdef int width, height self.c_rect.getSize(&width, &height) return width, height def move(self, dx, dy): self.c_rect.move(dx, dy) @staticmethod def do_something(): return Rectangle.do_something() Overwriting rect.pyx 这样，我们就完成了C++的封装。而且从Python的开发角度来看，这个扩展类型看起来和感觉就像一个本地定义的Rectangle类。 需要注意的是，如果我们需要额外的属性设置方法，可以自己再添加.
1.4. setup.py的写法
我们的setup.py和之前差不多的写法
%%writefile setup.py from distutils.core import setup from Cython.Build import cythonize setup( name = "rectangleapp", ext_modules = cythonize('*.pyx') ) Overwriting setup.py !python setup.py build_ext --inplace %%writefile Rectangle.h namespace shapes { class Rectangle { public: static int do_something(); int x0, y0, x1, y1; Rectangle(); Rectangle(int x0, int y0, int x1, int y1); ~Rectangle(); int getArea(); void getSize(int* width, int* height); void move(int dx, int dy); }; } 0%%writefile Rectangle.h namespace shapes { class Rectangle { public: static int do_something(); int x0, y0, x1, y1; Rectangle(); Rectangle(int x0, int y0, int x1, int y1); ~Rectangle(); int getArea(); void getSize(int* width, int* height); void move(int dx, int dy); }; } 1%%writefile Rectangle.h namespace shapes { class Rectangle { public: static int do_something(); int x0, y0, x1, y1; Rectangle(); Rectangle(int x0, int y0, int x1, int y1); ~Rectangle(); int getArea(); void getSize(int* width, int* height); void move(int dx, int dy); }; } 2%%writefile Rectangle.h namespace shapes { class Rectangle { public: static int do_something(); int x0, y0, x1, y1; Rectangle(); Rectangle(int x0, int y0, int x1, int y1); ~Rectangle(); int getArea(); void getSize(int* width, int* height); void move(int dx, int dy); }; } 3%%writefile Rectangle.h namespace shapes { class Rectangle { public: static int do_something(); int x0, y0, x1, y1; Rectangle(); Rectangle(int x0, int y0, int x1, int y1); ~Rectangle(); int getArea(); void getSize(int* width, int* height); void move(int dx, int dy); }; } 4%%writefile Rectangle.h namespace shapes { class Rectangle { public: static int do_something(); int x0, y0, x1, y1; Rectangle(); Rectangle(int x0, int y0, int x1, int y1); ~Rectangle(); int getArea(); void getSize(int* width, int* height); void move(int dx, int dy); }; } 5%%writefile Rectangle.h namespace shapes { class Rectangle { public: static int do_something(); int x0, y0, x1, y1; Rectangle(); Rectangle(int x0, int y0, int x1, int y1); ~Rectangle(); int getArea(); void getSize(int* width, int* height); void move(int dx, int dy); }; } 6%%writefile Rectangle.h namespace shapes { class Rectangle { public: static int do_something(); int x0, y0, x1, y1; Rectangle(); Rectangle(int x0, int y0, int x1, int y1); ~Rectangle(); int getArea(); void getSize(int* width, int* height); void move(int dx, int dy); }; } 71.5. 外部声明
默认情况下,在模块级声明的C函数和变量对模块是本地的(即它们具有C静态存储类).它们也可以声明为extern，以指定它们在其他位置定义，例如：
%%writefile Rectangle.h namespace shapes { class Rectangle { public: static int do_something(); int x0, y0, x1, y1; Rectangle(); Rectangle(int x0, int y0, int x1, int y1); ~Rectangle(); int getArea(); void getSize(int* width, int* height); void move(int dx, int dy); }; } 8Cython包装C/C++就是依赖这种外部申明
1.6. 引用头文件
当你使用一个extern定义时，Cython在生成的C文件中包含一个声明.如果声明与其他C代码将看不到的声明不完全匹配，这可能会导致问题.例如，如果要封装现有的C库，那么生成的C代码必须与库的其余部分具有完全相同的声明.
为了实现这一点，你可以告诉Cython声明将在C头文件中找到，如下所示：
%%writefile Rectangle.h namespace shapes { class Rectangle { public: static int do_something(); int x0, y0, x1, y1; Rectangle(); Rectangle(int x0, int y0, int x1, int y1); ~Rectangle(); int getArea(); void getSize(int* width, int* height); void move(int dx, int dy); }; } 9引用头文件用于引入C/C++中的声明,但我们依然需要手动将其中被声明的内容用cython语法重新写一遍,这样cython才可以识别.
这个cdef extern代码块定义了如下三件事情：
- 它指示Cython为生成的C代码中的命名头文件放置一个#include语句.
- 它阻止Cython为相关块中的声明生成任何C代码
- 它处理块中的所有声明，就像它们以cdef extern开头
重要的是要理解Cython本身不读取C头文件，所以你仍然需要提供Cython版本你要使用的声明.然而，Cython声明并不总是必须完全匹配C，在某些情况下，它们不应该或不能。尤其是：
- 不要使用任何平台特定的C语言扩展，例如
__declspec() 如果头文件声明一个大结构，并且你只想使用几个成员，你只需要声明你感兴趣的成员.留下余下的没有任何危害，因为C编译器将使用头文件中的完整定义.
在某些情况下，你可能不需要任何struct的成员，在这种情况下，你可以只传递在struct声明的主体，例如：
Overwriting Rectangle.h0注意：你只能在一个cdef extern从块里面这样做;任何其他地方的struct声明必须是非空的。
如果头文件使用
typedef名称（如word）来引用与平台相关的数值类型的风格，则需要一个相应的ctypedef语句，但不需要完全匹配类型,只是使用一些正确的一般类型(int，float等). 例如：Overwriting Rectangle.h1将工作正常无论实际大小的单词是(提供的头文件正确定义它).与Python类型(如果有)之间的转换也将用于此新类型.
如果头文件使用宏来定义常量，则将它们转换为正常的外部变量声明。如果它们包含正常的int值，也可以将它们声明为枚举。请注意，Cython认为枚举等同于int，因此不要对非int值执行此操作.
如果头文件使用宏定义了一个函数，那么声明它就像是一个普通的函数，具有适当的参数和结果类型
如果你想包含一个C头，因为它是另一个头需要的，但不想使用它的任何声明，在extern-from块中放入pass关键字：
Overwriting Rectangle.h2如果要包括系统标题，请在引号中加上尖括号：
Overwriting Rectangle.h3如果你想包含一些外部声明，但不想指定一个头文件（因为它包含了你已经包含的其他头文件），你可以用*代替头文件名：
Overwriting Rectangle.h4
1.7. 在C/C++中实现
另一种简单的写法是直接使用外部声明声明C/C++实现
Overwriting Rectangle.h 5Overwriting Rectangle.h 6Overwriting Rectangle.h 7Overwriting Rectangle.h 8Overwriting Rectangle.h 9Overwriting setup.py !python setup.py build_ext --inplace %%writefile Rectangle.cpp #include "Rectangle.h" namespace shapes { Rectangle::Rectangle() { } int Rectangle::do_something(){ return 0; } Rectangle::Rectangle(int X0, int Y0, int X1, int Y1) { x0 = X0; y0 = Y0; x1 = X1; y1 = Y1; } Rectangle::~Rectangle() { } int Rectangle::getArea() { return (x1 - x0) * (y1 - y0); } void Rectangle::getSize(int *width, int *height) { (*width) = x1 - x0; (*height) = y1 - y0; } void Rectangle::move(int dx, int dy) { x0 += dx; y0 += dy; x1 += dx; y1 += dy; } } 2%%writefile Rectangle.cpp #include "Rectangle.h" namespace shapes { Rectangle::Rectangle() { } int Rectangle::do_something(){ return 0; } Rectangle::Rectangle(int X0, int Y0, int X1, int Y1) { x0 = X0; y0 = Y0; x1 = X1; y1 = Y1; } Rectangle::~Rectangle() { } int Rectangle::getArea() { return (x1 - x0) * (y1 - y0); } void Rectangle::getSize(int *width, int *height) { (*width) = x1 - x0; (*height) = y1 - y0; } void Rectangle::move(int dx, int dy) { x0 += dx; y0 += dy; x1 += dx; y1 += dy; } } 3%%writefile Rectangle.cpp #include "Rectangle.h" namespace shapes { Rectangle::Rectangle() { } int Rectangle::do_something(){ return 0; } Rectangle::Rectangle(int X0, int Y0, int X1, int Y1) { x0 = X0; y0 = Y0; x1 = X1; y1 = Y1; } Rectangle::~Rectangle() { } int Rectangle::getArea() { return (x1 - x0) * (y1 - y0); } void Rectangle::getSize(int *width, int *height) { (*width) = x1 - x0; (*height) = y1 - y0; } void Rectangle::move(int dx, int dy) { x0 += dx; y0 += dy; x1 += dx; y1 += dy; } } 4%%writefile Rectangle.cpp #include "Rectangle.h" namespace shapes { Rectangle::Rectangle() { } int Rectangle::do_something(){ return 0; } Rectangle::Rectangle(int X0, int Y0, int X1, int Y1) { x0 = X0; y0 = Y0; x1 = X1; y1 = Y1; } Rectangle::~Rectangle() { } int Rectangle::getArea() { return (x1 - x0) * (y1 - y0); } void Rectangle::getSize(int *width, int *height) { (*width) = x1 - x0; (*height) = y1 - y0; } void Rectangle::move(int dx, int dy) { x0 += dx; y0 += dy; x1 += dx; y1 += dy; } } 5需要注意的是这种方式函数必须是static
1.8. 结构，联合和枚举声明的样式
在C头文件中可以使用两种主要方法来声明结构，联合和枚举：
- 使用标签名称
- 使用typedef
基于这些的各种组合也存在一些变化.重要的是使Cython声明与头文件中使用的样式相匹配,以便Cython能够对其生成的代码中的类型发出正确的引用. 为了实现这一点,Cython提供了两种不同的语法来声明结构,联合或枚举类型.上面介绍的样式对应于标签名的使用.要获得另一个样式,您需要在声明前面加上ctypedef,如下图所示. 下表显示了可以在头文件中找到的各种可能的样式，以及应该放在cdef extern from块中的相应Cython声明。用结构体声明作为例子;这同样适用于联合和枚举声明.
1.9. 静态成员方法
如果开头我们定义的C++类Rectangle类具有静态成员,那么如上面的做法..就像python中一样,使用@staticmethod装饰器装饰对应的成员方法即可
1.10. 运算符重载
这个例子是一个vector2d,实现了加和乘.
%%writefile Rectangle.cpp #include "Rectangle.h" namespace shapes { Rectangle::Rectangle() { } int Rectangle::do_something(){ return 0; } Rectangle::Rectangle(int X0, int Y0, int X1, int Y1) { x0 = X0; y0 = Y0; x1 = X1; y1 = Y1; } Rectangle::~Rectangle() { } int Rectangle::getArea() { return (x1 - x0) * (y1 - y0); } void Rectangle::getSize(int *width, int *height) { (*width) = x1 - x0; (*height) = y1 - y0; } void Rectangle::move(int dx, int dy) { x0 += dx; y0 += dy; x1 += dx; y1 += dy; } } 6%%writefile Rectangle.cpp #include "Rectangle.h" namespace shapes { Rectangle::Rectangle() { } int Rectangle::do_something(){ return 0; } Rectangle::Rectangle(int X0, int Y0, int X1, int Y1) { x0 = X0; y0 = Y0; x1 = X1; y1 = Y1; } Rectangle::~Rectangle() { } int Rectangle::getArea() { return (x1 - x0) * (y1 - y0); } void Rectangle::getSize(int *width, int *height) { (*width) = x1 - x0; (*height) = y1 - y0; } void Rectangle::move(int dx, int dy) { x0 += dx; y0 += dy; x1 += dx; y1 += dy; } } 7%%writefile Rectangle.cpp #include "Rectangle.h" namespace shapes { Rectangle::Rectangle() { } int Rectangle::do_something(){ return 0; } Rectangle::Rectangle(int X0, int Y0, int X1, int Y1) { x0 = X0; y0 = Y0; x1 = X1; y1 = Y1; } Rectangle::~Rectangle() { } int Rectangle::getArea() { return (x1 - x0) * (y1 - y0); } void Rectangle::getSize(int *width, int *height) { (*width) = x1 - x0; (*height) = y1 - y0; } void Rectangle::move(int dx, int dy) { x0 += dx; y0 += dy; x1 += dx; y1 += dy; } } 8%%writefile Rectangle.cpp #include "Rectangle.h" namespace shapes { Rectangle::Rectangle() { } int Rectangle::do_something(){ return 0; } Rectangle::Rectangle(int X0, int Y0, int X1, int Y1) { x0 = X0; y0 = Y0; x1 = X1; y1 = Y1; } Rectangle::~Rectangle() { } int Rectangle::getArea() { return (x1 - x0) * (y1 - y0); } void Rectangle::getSize(int *width, int *height) { (*width) = x1 - x0; (*height) = y1 - y0; } void Rectangle::move(int dx, int dy) { x0 += dx; y0 += dy; x1 += dx; y1 += dy; } } 9Overwriting Rectangle.cpp 0Overwriting Rectangle.cpp 1Overwriting Rectangle.cpp 2Overwriting Rectangle.cpp 3Overwriting Rectangle.cpp 4Overwriting Rectangle.cpp 5Overwriting Rectangle.cpp 6Overwriting Rectangle.cpp 7Overwriting setup.py !python setup.py build_ext --inplace %%writefile rect.pyx #cython: language_level=3 # distutils: language = c++ # distutils: sources = Rectangle.cpp cdef extern from "Rectangle.h" namespace "shapes": cdef cppclass Rectangle: Rectangle() except + Rectangle(int, int, int, int) except + int x0, y0, x1, y1 int getArea() void getSize(int* width, int* height) void move(int, int) @staticmethod int do_something() cdef class PyRectangle: cdef Rectangle c_rect # hold a C++ instance which we're wrapping def __cinit__(self, int x0, int y0, int x1, int y1): self.c_rect = Rectangle(x0, y0, x1, y1) def get_area(self): return self.c_rect.getArea() def get_size(self): cdef int width, height self.c_rect.getSize(&width, &height) return width, height def move(self, dx, dy): self.c_rect.move(dx, dy) @staticmethod def do_something(): return Rectangle.do_something() 0%%writefile rect.pyx #cython: language_level=3 # distutils: language = c++ # distutils: sources = Rectangle.cpp cdef extern from "Rectangle.h" namespace "shapes": cdef cppclass Rectangle: Rectangle() except + Rectangle(int, int, int, int) except + int x0, y0, x1, y1 int getArea() void getSize(int* width, int* height) void move(int, int) @staticmethod int do_something() cdef class PyRectangle: cdef Rectangle c_rect # hold a C++ instance which we're wrapping def __cinit__(self, int x0, int y0, int x1, int y1): self.c_rect = Rectangle(x0, y0, x1, y1) def get_area(self): return self.c_rect.getArea() def get_size(self): cdef int width, height self.c_rect.getSize(&width, &height) return width, height def move(self, dx, dy): self.c_rect.move(dx, dy) @staticmethod def do_something(): return Rectangle.do_something() 1%%writefile rect.pyx #cython: language_level=3 # distutils: language = c++ # distutils: sources = Rectangle.cpp cdef extern from "Rectangle.h" namespace "shapes": cdef cppclass Rectangle: Rectangle() except + Rectangle(int, int, int, int) except + int x0, y0, x1, y1 int getArea() void getSize(int* width, int* height) void move(int, int) @staticmethod int do_something() cdef class PyRectangle: cdef Rectangle c_rect # hold a C++ instance which we're wrapping def __cinit__(self, int x0, int y0, int x1, int y1): self.c_rect = Rectangle(x0, y0, x1, y1) def get_area(self): return self.c_rect.getArea() def get_size(self): cdef int width, height self.c_rect.getSize(&width, &height) return width, height def move(self, dx, dy): self.c_rect.move(dx, dy) @staticmethod def do_something(): return Rectangle.do_something() 2%%writefile rect.pyx #cython: language_level=3 # distutils: language = c++ # distutils: sources = Rectangle.cpp cdef extern from "Rectangle.h" namespace "shapes": cdef cppclass Rectangle: Rectangle() except + Rectangle(int, int, int, int) except + int x0, y0, x1, y1 int getArea() void getSize(int* width, int* height) void move(int, int) @staticmethod int do_something() cdef class PyRectangle: cdef Rectangle c_rect # hold a C++ instance which we're wrapping def __cinit__(self, int x0, int y0, int x1, int y1): self.c_rect = Rectangle(x0, y0, x1, y1) def get_area(self): return self.c_rect.getArea() def get_size(self): cdef int width, height self.c_rect.getSize(&width, &height) return width, height def move(self, dx, dy): self.c_rect.move(dx, dy) @staticmethod def do_something(): return Rectangle.do_something() 3%%writefile rect.pyx #cython: language_level=3 # distutils: language = c++ # distutils: sources = Rectangle.cpp cdef extern from "Rectangle.h" namespace "shapes": cdef cppclass Rectangle: Rectangle() except + Rectangle(int, int, int, int) except + int x0, y0, x1, y1 int getArea() void getSize(int* width, int* height) void move(int, int) @staticmethod int do_something() cdef class PyRectangle: cdef Rectangle c_rect # hold a C++ instance which we're wrapping def __cinit__(self, int x0, int y0, int x1, int y1): self.c_rect = Rectangle(x0, y0, x1, y1) def get_area(self): return self.c_rect.getArea() def get_size(self): cdef int width, height self.c_rect.getSize(&width, &height) return width, height def move(self, dx, dy): self.c_rect.move(dx, dy) @staticmethod def do_something(): return Rectangle.do_something() 4%%writefile rect.pyx #cython: language_level=3 # distutils: language = c++ # distutils: sources = Rectangle.cpp cdef extern from "Rectangle.h" namespace "shapes": cdef cppclass Rectangle: Rectangle() except + Rectangle(int, int, int, int) except + int x0, y0, x1, y1 int getArea() void getSize(int* width, int* height) void move(int, int) @staticmethod int do_something() cdef class PyRectangle: cdef Rectangle c_rect # hold a C++ instance which we're wrapping def __cinit__(self, int x0, int y0, int x1, int y1): self.c_rect = Rectangle(x0, y0, x1, y1) def get_area(self): return self.c_rect.getArea() def get_size(self): cdef int width, height self.c_rect.getSize(&width, &height) return width, height def move(self, dx, dy): self.c_rect.move(dx, dy) @staticmethod def do_something(): return Rectangle.do_something() 51.11. 模板
Cython使用括号语法进行模板化。下面是一个包装C ++ Vector的简单示例
%%writefile rect.pyx #cython: language_level=3 # distutils: language = c++ # distutils: sources = Rectangle.cpp cdef extern from "Rectangle.h" namespace "shapes": cdef cppclass Rectangle: Rectangle() except + Rectangle(int, int, int, int) except + int x0, y0, x1, y1 int getArea() void getSize(int* width, int* height) void move(int, int) @staticmethod int do_something() cdef class PyRectangle: cdef Rectangle c_rect # hold a C++ instance which we're wrapping def __cinit__(self, int x0, int y0, int x1, int y1): self.c_rect = Rectangle(x0, y0, x1, y1) def get_area(self): return self.c_rect.getArea() def get_size(self): cdef int width, height self.c_rect.getSize(&width, &height) return width, height def move(self, dx, dy): self.c_rect.move(dx, dy) @staticmethod def do_something(): return Rectangle.do_something() 6%%writefile rect.pyx #cython: language_level=3 # distutils: language = c++ # distutils: sources = Rectangle.cpp cdef extern from "Rectangle.h" namespace "shapes": cdef cppclass Rectangle: Rectangle() except + Rectangle(int, int, int, int) except + int x0, y0, x1, y1 int getArea() void getSize(int* width, int* height) void move(int, int) @staticmethod int do_something() cdef class PyRectangle: cdef Rectangle c_rect # hold a C++ instance which we're wrapping def __cinit__(self, int x0, int y0, int x1, int y1): self.c_rect = Rectangle(x0, y0, x1, y1) def get_area(self): return self.c_rect.getArea() def get_size(self): cdef int width, height self.c_rect.getSize(&width, &height) return width, height def move(self, dx, dy): self.c_rect.move(dx, dy) @staticmethod def do_something(): return Rectangle.do_something() 7多个模板参数可以定义为列表，如[T，U，V]或[int，bool，char].可以通过写入[T，U，V = *]来指示可选的模板参数.
如果Cython需要显式引用不完整模板实例化的默认模板参数的类型,它将编写MyClass <T，U> :: V，所以如果类为其模板参数提供了typedef，那么最好在这里使用该名称.
模板函数的定义与类模板类似，模板参数列表跟随函数名称：
%%writefile rect.pyx #cython: language_level=3 # distutils: language = c++ # distutils: sources = Rectangle.cpp cdef extern from "Rectangle.h" namespace "shapes": cdef cppclass Rectangle: Rectangle() except + Rectangle(int, int, int, int) except + int x0, y0, x1, y1 int getArea() void getSize(int* width, int* height) void move(int, int) @staticmethod int do_something() cdef class PyRectangle: cdef Rectangle c_rect # hold a C++ instance which we're wrapping def __cinit__(self, int x0, int y0, int x1, int y1): self.c_rect = Rectangle(x0, y0, x1, y1) def get_area(self): return self.c_rect.getArea() def get_size(self): cdef int width, height self.c_rect.getSize(&width, &height) return width, height def move(self, dx, dy): self.c_rect.move(dx, dy) @staticmethod def do_something(): return Rectangle.do_something() 8%%writefile rect.pyx #cython: language_level=3 # distutils: language = c++ # distutils: sources = Rectangle.cpp cdef extern from "Rectangle.h" namespace "shapes": cdef cppclass Rectangle: Rectangle() except + Rectangle(int, int, int, int) except + int x0, y0, x1, y1 int getArea() void getSize(int* width, int* height) void move(int, int) @staticmethod int do_something() cdef class PyRectangle: cdef Rectangle c_rect # hold a C++ instance which we're wrapping def __cinit__(self, int x0, int y0, int x1, int y1): self.c_rect = Rectangle(x0, y0, x1, y1) def get_area(self): return self.c_rect.getArea() def get_size(self): cdef int width, height self.c_rect.getSize(&width, &height) return width, height def move(self, dx, dy): self.c_rect.move(dx, dy) @staticmethod def do_something(): return Rectangle.do_something() 91.11.1. 使用默认构造函数简化包装
如果扩展类型使用默认构造函数(不传递任何参数)来实例化包装的C++类，则可以通过将其直接绑定到Python包装器对象的生命周期来简化生命周期处理。取代声明一个指针，我们可以声明一个实例
Overwriting rect.pyx 0Overwriting rect.pyx 1Overwriting rect.pyx 2Overwriting rect.pyx 3Overwriting rect.pyx 4Overwriting rect.pyx 5Overwriting rect.pyx 4Overwriting rect.pyx 7当Python对象被创建时，Cython将自动生成实例化C ++对象实例的代码，并在Python对象被垃圾回收时将其删除。
1.11.2. 异常Exception处理
Cython不能抛出C++异常,或者使用try-except语句来捕获它们,但是有可能通过在声明函数时在其后加上except +来声明一个函数可能引发C++异常并将其转换为Python异常.例如长方体例子中的
Overwriting rect.pyx 8这将将try和C++错误翻译成适当的Python异常。根据下表执行翻译（C++标识符中省略了std ::前缀）：
| C++异常 | Python异常 |
|---|---|
| bad_alloc | MemoryError |
| bad_cast | TypeError |
| bad_typeid | TypeError |
| domain_error | ValueError |
| invalid_argument | ValueError |
| ios_base::failure | IOError |
| out_of_range | IndexError |
| overflow_error | OverflowError |
| range_error | ArithmeticError |
| underflow_error | ArithmeticError |
| (all others) | RuntimeError |
如果except +后面加上指定的python错误类型,则会将捕获到的C++异常转化为指定的python错误
Overwriting rect.pyx 9就会指定bar()函数报错后转化为MemoryError
同时也可以通过实现一个函数来指定捕获的错误转化为何种python异常
%%writefile setup.py from distutils.core import setup from Cython.Build import cythonize setup( name = "rectangleapp", ext_modules = cythonize('*.pyx') ) 0如果有不可预知的错误代码引发了一个C++异常，那么raise_py_error将被调用，这允许一个人自定义C++到Python的错误“translations”.如果raise_py_error实际上并不引发一个异常，则会引发一个RuntimeError.
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