前段時間寫了兩篇文章介紹如何提高Python的運行效率，一篇是從python語言本身的角度去介紹的，另一篇是從解釋器角度(利用PyPy)，有興趣的可以找着看看。從另外一個角度來介紹如何提高python運行效率，那就是利用c/c++來擴展python提高性能。我們知道python官方網站上下載的python解釋器源碼是用c語言編寫的，所以，也可以利用c/c++來擴展它，以獲得較優的執行性能。Python提供了API接口，是我們很方便的能進行擴展，所有這些API都包含在Python.h的頭文件裏，在編寫c代碼時引入該頭文件即可。下面來講講我初用c/c++擴展python的經歷吧。申明所有系統Ubuntu 16.04 LTS。
（一）Ubuntu下如何編譯.c文件
說實話，進行這部分學習時，第一困擾我的問題就是不知道怎麼在Ubuntu下編譯.c文件，以前在大學的時候，用的是Windows系統，安裝了visual studio 2010，代碼編寫，編譯都很方便。沒有在Ubuntu下用c語言開發，所以這部分知道還不太瞭解，好在網上資料非常豐富，很快就能找到相應的資料。其實Ubuntu系統自帶c語言編譯器，那就是gcc。不信你可以打開終端，輸入命名：gcc --version，顯示如下信息：
如果沒有的話，你也可自己安裝,安裝命令如下：
sudo apt-get install gcc
建議還要安裝一個build-essentiall包，作用是提供編譯程序必須軟件包的列表信息，也就是說 編譯程序有了這個軟件包它才知道 頭文件在哪 ，才知道庫函數在哪，還會下載依賴的軟件包 ， 最後才組成一個開發環境。
好了，現在寫個簡單的.c文件吧。
打開終端，輸入命令vim hello.c,當然，你也可以用gedit來編輯代碼，只要文件擴展名不搞錯了就行。代碼如下：
#include<stdio.h>
int main()
{
int i;
for(i=0;i<3;i++)
printf("hello,gcc!\n");
}然後保存文件並退出。編譯成可執行文件，命令如下：
gcc hello.c -o hello
然後輸入./hello執行該文件。效果如下圖。
這裏只是簡單的講了一下linux的gcc的使用方法，關於它更多的用法可以在網上查資料，在此不做過多介紹。
（二）使用C/C++擴展Python
1.先利用Python提供的接口，編寫一個漢語一定功能.c文件，比如判斷一個數是不是素數。在這裏文件名爲test.c，使用c語言實現後再使用Python進行包裝。代碼如下：
#include<Python.h>
static PyObject *pr_isprime(PyObject *self,PyObject *args){
int n,num;
if(!PyArg_ParseTuple(args,"i",&num))
return NULL;
if(num<1){
return Py_BuildValue("i",0);
}
n=num-1;
while(n>1){
if(num%n==0)
return Py_BuildValue("i",0);
n--;
}
return Py_BuildValue("i",1);
}
static PyMethodDef PrMethods[]={
{"isPrime",pr_isprime,METH_VARARGS,"check if an input numbe is prime or not."},
{NULL,NULL,0,NULL}
};
void initpr(void){
(void) Py_InitModule("pr",PrMethods);
}PyObject是Python對象機制的基礎，所有得對象都擁有一些相同的內容，而這些內容在PyObject中定義。
上面的代碼包括三部分：
一是導出函數，C模塊對外暴露的接口函數pr_isprime，帶有self和args兩個參數，其中參數args中包含了python解釋器要傳遞給c函數的所有參數，通常使用PyArg_ParseTuple()來獲得這些參數。
二是初始化函數，以便python解釋器能夠對模塊進行初始化，初始化時要以init開頭，如initx。
第三是方法列表，提供給外部的python程序使用的一個C模塊函數名稱映射表PrMethods。它是一個PyMethodDef結構體，其中成員依次表示方法名、導出函數、參數傳遞方式和方法描述。
參數傳遞方式一般設置爲METH_VARARGS，如果想傳遞關鍵字參數，你可以讓它與MRTH_KEYWORDS進行或運算；如果不想接受任何參數，可以用METH_NOARGS，該結構體必須以{NULL,NULL,0,NULL}所表示的一條空記錄結尾。
至於爲什麼這樣做，可能與Python.h裏面的函數有關，該部分我還未仔細研究，所以這篇文章也叫題目用了“初用”，如果有以後弄清楚了，我會“再用”，與大家分享學習經驗。
2.編寫setup.py腳本
代碼如下：
rom distutils.core import setup,Extension
module = Extension('pr',sources=['test.c'])
setup(name='Pr test',version = '1.0',ext_modules=[module])distutils包是可以用來在Python環境中構建和安裝額外的模塊。新的模塊可以是純Python的，也可以是用C/C++寫的擴展模塊，或者可以是Python包，包中包含了由C和Python編寫的模塊。在此不做過多介紹，有興趣可以在網上找資料瞭解下。
3.使用python setup.py build進行編譯，系統會自動在當前目錄生成一個build子目錄，裏面包含一個.so文件、.o文件。看看我的操作結果吧
執行python setup.py build命令後，系統確實在當前目錄生成了一個build子目錄，並且有一個.so文件、.o文件。
4.將生成的.so文件複製到/usr/local/lib/python2.7/dist-packages下，或者將.so文件所在目錄路徑添加到sys.path中，然後就可以使用該C擴展模塊了。如下圖：
（三）簡單測試下性能
代碼如下：
#coding=utf-8 import pr import datetime def is_prime(n): if n <= 1:# return False else: a = n - 1 while(a > 1): if n % a == 0: return True a = a - 1 return False t1 = datetime.datetime.now() is_prime(8888888) t2 = datetime.datetime.now() pr.isPrime(8888888) t3 = datetime.datetime.now() print t3 - t2,t2 - t1
其中is_prime()是用python寫的判斷一個正數是不是素數。它的循環算法與pr模塊裏面的isPrime()是一樣的，但是效率卻有很大差異，看看下圖運行結果。
很顯然用c擴展的那個包裏的函數計算速度快而且是塊近20倍，數值越大，速度上的差距越大，有興趣的話，可以動手試下。當然這只是一個定性分析。